Tóm tắt Đồ án tốt nghiệp Công nghệ kỹ thuật điện tử và truyền thông: Thiết kế mạch bão lũ kết nối Module SMS

Mục tiêu nghiên cứu đề tài là nhận biết được chính xác đặc điểm từng vùng những nơi hay xảy ra lũ; tạo ra hệ thống có tính tương tác cao, thân thiện với người sử dụng;...

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

VÀ TRUYỀN THÔNG VIỆT - HÀN

KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH VÀ ĐIỆN TỬ



THIẾT KẾ MẠCH BÃO LŨ

KẾT NỐI MODULE SMS

TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hải Quan

Mã sinh viên : K12C08206

Giảng viên hướng dẫn : TS Dương Hữu Ái

Khóa đào tạo : 2018 - 2021

Đà Nẵng - 01/2021

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Những n g n đ y ở nước ta thiên tai t xảy ra thường xuyên hơn với c đ tr tr ng hơn đ g y thiệt hại nghiê tr ng

v người ẫn tài sản và i trường sinh th i Việc giả nh thiệt hại do t đang à t v n đ h t s c c p ch đư c nhi u t ch c

và c c nhà hoa h c trên th giới t p trung nghiên c u L t à t trong những tai i n thiên nhiên t quả c a qu tr nh t p trung nước với h i ư ng ớn và tràn vào c c v ng đ a h nh th p g y ng p t trên diện r ng h ng ch g y t n hại n ng n v người và c a ở thời

đi đó à c n t c đ ng tiêu cực u dài đ n i trường sinh th i ảnh hưởng trực ti p đ n đời s ng và c c hoạt đ ng inh t x h i Nghiên c u c c giải ph p ph ng t đư c nhi u qu c gia quan t

và hướng ti p c n à sự t h p giữa giải ph p phi c ng tr nh và c ng

tr nh Giải ph p c ng tr nh thường đư c s d ng à x y dựng c c h

ch a đê đi u cải tạo ng s ng C c giải ph p phi c ng tr nh à

tr ng r ng ảo vệ r ng; x y dựng và v n hành c c phương n ph ng

tr nh và di d n c c n thi t hi có th ng tin dự o và cảnh o chính xác

Qua những ý do trên e quy t đ nh thực hiện đ tài “Thi t ạch o t n i odu e SMS” như à t trong c c phương n

gi p người d n có th i t đư c t nh h nh o t đ ph ng tr nh p thời và giả thi u thiệt hại cho người d n

2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

 Mục tiêu:

Đ tài này trước h t hướng tới việc thu th p s iệu đ a ý và th ng tin v c c hệ th ng cảnh o đ có t trước đ qua đó có c i nh n

t ng th v thực trạng t tại Việt Na T đó tạo ra hệ th ng cảnh

o c a riêng nh sao cho hoạt đ ng đư c tại i nơi dưới i

đi u iện hắc nghiệt c a thời ti t đ ng thời ti p thu những ưu đi

c ng như hắc ph c những y u đi c a c c hệ th ng trước đó

nhằ tạo ra sản phẩ t t nh t có tính hữu d ng cao có th đi vào đời s ng

 Nhiệm vụ:

- Nh n i t đư c chính x c đ c đi t ng v ng những nơi hay xảy ra

- Tạo ra hệ th ng có tính tương t c cao th n thiện với người s d ng

- Hướng đ n c tiêu t người d n nào c ng có th s d ng đư c

nó

- Đả ảo hệ th ng hoạt đ ng hiệu quả chính x c trong i đi u iện thời ti t có gi thành rẻ ích thước nhỏ g n dễ ắp đ t v n chuy n

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

o Đ i tư ng nghiên c u

C c cơ sở ý u n v t ng quan v tin nhắn SMS và odu e SMS300CZ c c inh iện s d ng trong ạch o odu e SMS

o Phạ vi nghiên c u Thi t ạch o t n i odu e SMS tại đ a àn thành

ph Đà Nẵng nói riêng và hu vực i n Trung nói chung trong hoảng thời gian thực hiện đ n t t nghiệp t ngày 23/11 đ n 27/12/2020

4 Phương pháp nghiên cứu

Đ đạt đư c c tiêu và n i dung nghiên c u th e s d ng phương ph p nghiên c u:

- Phương ph p tha hảo tài iệu: Thu th p th ng tin sưu t tài iệu có sẵn t c c ngu n th ng tin trên internet

- Phương ph p quan s t: Khảo s t t s ạch điện t thực t đang có trên th trường và tha hảo t s dạng ạch t trên internet

5 Dự kiến kết quả

đ ng đư c

- C c t quả qu tr nh thực hiện đ nh gi ch t ư ng hệ

th ng

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Hệ th ng o dựa trên SMS r t hữu ích ở những đ a đi xa nơi hạn ch tương t c c a con người Bi t đư c th ng tin c a

đ có th ph ng tr nh p thời

- Hệ th ng o dựa trên SMS gi p gi s t c c v trí và g i tin nhắn đ n t t cả i người hi có sự c xảy ra gi p h x c đ nh

v trí nhanh chóng và hắc ph c thiệt hại cho ản th n do g y

ra

- Hệ th ng o dựa trên SMS đưa ra cảnh o ngay p t c cho nhi u s điện thoại di đ ng và do đó c c hành đ ng hắc ph c có

th đư c thực hiện nhanh chóng Đi u này gi p ng n ng a thiệt hại và t n th t ớn cho người ẫn v t ch t

7 Dự kiến nội dung đồ án tốt nghiệp

Chương 1 Tổng quan

Chương 2 Cơ sở lý luận

Chương 3 Tổng quan về hệ thống

Chương 4 Nội dung thiết kế - kết quả thực nghiệm và đánh

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1 Đặt vấn đề

Những n g n đ y ở nước ta thiên tai t xảy ra thường xuyên hơn với c đ tr tr ng hơn đ g y thiệt hại nghiê tr ng v người c a cải và i trường sinh th i Việc giả nh thiệt hại do

t đang à t v n đ h t s c c p ch đư c nhi u t ch c và c c nhà hoa h c trên th giới t p trung nghiên c u L t à t trong những tai i n thiên nhiên t quả c a qu tr nh t p trung nước với

h i ư ng ớn và tràn vào c c v ng đ a h nh th p g y ng p t trên diện r ng h ng ch g y t n hại n ng n v người và c a ở thời

đi đó à c n t c đ ng tiêu cực u dài đ n i trường sinh th i ảnh hưởng trực ti p đ n đời s ng và c c hoạt đ ng inh t x h i Nghiên c u c c giải ph p ph ng t đư c nhi u qu c gia quan t

và hướng ti p c n à sự t h p giữa giải ph p phi c ng tr nh và c ng

tr nh Giải ph p c ng tr nh thường đư c s d ng à x y dựng c c h

ch a đê đi u cải tạo ng s ng C c giải ph p phi c ng tr nh à

tr ng r ng ảo vệ r ng; x y dựng và v n hành c c phương n ph ng

tr nh và di d n c c n thi t hi có th ng tin dự o và cảnh o chính xác

Qua những ý do đó e quy t đ nh thực hiện đ tài “Thi t ạch báo t n i odu e SMS” như à t trong c c phương n gi p giả thi u h u qua g y ra do t

1.1 Mục đích nghiên cứu

 Đ tài này trước h t hướng tới việc thu th p s iệu đ a ý

và th ng tin v c c hệ th ng cảnh o đ có t trước đ qua đó có c i

nh n t ng th v thực trạng t tại Việt Na

1.2 Nhiệm vụ nghiên cứu

 Nh n i t đư c chính x c đ c đi t ng v ng những nơi hay xảy ra

 Tạo ra hệ th ng có tính tương t c cao th n thiện với người s d ng

1.3 Tình hình nghiên cứu

 X y dựng h nh tích h p viễn th và x c đ nh nguy

cơ tai i n quét ưu vực s ng N ng t nh Bắc Kạn

 Hệ th ng cảnh o quét

2 Giới thiệu về hệ thống cảnh báo

2.1 Giới thiệu về hệ thống cảnh báo

V nguyên tắc t cảnh o g 3 ph n chính: c c sensor,

x ý trung t và c c thi t cảnh o

Hình 1.1 Sơ đồ tổng quan của một hệ thống cảnh báo

2.1.2 Vùng bảo vệ

2.2 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN

2.2.1 Khái niệm cảm biến

Cả i n à thi t d ng đ cả nh n i n đ i c c đại ư ng

v t ý và c c đại ư ng h ng có tính ch t điện c n đo thành c c đại

ư ng v t ý có tính ch t điện như: điện trở điện tích điện p

2.2.2 Phân loại cảm biến

2.2.3 Giới hạn sử dụng của cảm biến

 Vùng làm việc danh định

 Vùng không gây nên hƣ hỏng

 Vùng không phá hủy

2.3 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TOÀN CẦU GSM

2.3.1 Giới thiệu về công nghệ GSM

GSM (Global System for Mo i e co unication) à t c ng nghệ h ng d y thu c th hệ 2G (Second generation) có c u tr c ạng t ào cung c p d ch v truy n gi ng nói và chuy n giao dữ iệu

2.3.2 Các dịch vụ đƣợc tiêu chuẩn ở GSM

 Dịch vụ thoại:

 Dịch vụ bản tin nhắn

2.3.3 Cấu trúc địa lý của mạng GSM

2.3.4 Cấu trúc mạng GSM

Hệ th ng con chuy n ạch SS (Switching Su syste ) hệ

th ng con trạ g c BSS (Base Station Su syste ) hệ th ng hai

th c và ảo dưỡng ạng OMC (Operations & Maintenance Center)

2.3.5 Các thành phần chức năng trong hệ thống

 Trạm thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station)

 Trung tâm điều khiển trạm gốc BSC (Base Station

Controller)

 Trung tâm chuyển mạch di động MSC (Mobile Sevice

Switch Center)

Chức năng chính của tổng đài MSC:

- X ý cu c g i (Ca Processing)

- Đi u hi n chuy n giao (Handover Contro )

- Quản ý di đ ng (Mo i e ity Manage ent)

- Tương t c ạng IWF (Interwor ing Function) qua GMSC

MS à đ u cu i di đ ng như: y c tay y x ch tay

Phân hệ khai thác và bảo dưỡng OSS (Operation and Support System)

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.1 Tìm hiểu về lũ

2.1.1 Khái niệm

 C n c vào thời đi xu t hiện người ta chia thành c c oại như sau:

 L ti u n

 L sớ

 L chính v

 L u n

2.1.2 Nguyên nhân hình thành lũ

2.1.3 Các cấp báo động lũ

2.2 Phương pháp

2.2.1 Phương pháp đo mực nước

2.2.2 Chế độ đo mực nước

2.3 Phương pháp đo lưu lượng nước

CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

3.1 Chỉ tiêu kỹ thuật

3.1.1 Yêu cầu chức năng

3.1.2 Yêu cầu phi chức năng

3.1.3 Sơ đồ khối của thiết kế

3.2 Giới thiệu sơ lược về module SIM800L

Hình 3.2 Sim 800l

 Thông số kỹ thuật

 Ngu n c p: 3.7 - 4.2VDC có th s d ng với ngu n d ng th p t

500 Ah trở ên (như c ng USB ngu n t Board Arduino) Nhưng huyên c c ạn nên d ng ngu n có d ng đ 1A đ đả ảo ạch hoạt đ ng n đ nh

S d ng odu e GSM GPRS Si 800A

 Ngu n c p đ u vào: 5 – 18VDC ớn hơn 1A

 M c tín hiệu giao ti p: TTL (3.3-5VDC) ho c RS232

 Tích h p chuy n c tín hiệu TTL Mosfet t c đ cao

 Tích h p ngu n xung với d ng cao cung c p cho Si 800A

 S d ng he Micro Si

 Thi t ạch nhỏ g n n ch ng nhiễu

 K t n i theo i u USB-TTL:

 Pin3 à ch n RxD t n i với ch n TxD c a MCU/USB-TTL

 Pin4 à ch n TxD t n i với ch n RxD c a MCU/USB-TTL

 Pin1 an đ u JUMP với Pin3 hi ua v

 Pin2 an đ u JUMP với Pin4 hi ua v

 Pin6 à ch n c p ngu n cho MCU nhưng s d ng ngu n ngoài nên không dùng chân này

3.2.1 Chức năng các chân của Module SIM800L

3.2.2 Thiết kế và thi công Module SIM800L

3.2.3 Tập lệnh AT điều khiển cuộc gọi

3.2.4 Kết nối giữa Breakout SIM800 và Vi điều khiển

Hình 3.3 Kết nối giữa Breakout SIM800 và Vi điều khiển 3.2.1 Mạch giảm áp

CHƯƠNG 4 NỘI DUNG THIẾT KẾ - KẾT QUẢ THỰC

NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 4.1 Chi tiết phần cứng

4.1.1 Khối cảm biến

4.1.2 Khối điều khiển

Sơ đồ chân:

H nh 4.4: Sơ đ ch n c a PIC16F877A

Sơ đồ nguyên lý:

H nh 4.5: Sơ đ nguyên ý

 Khái quát về chức năng của các PORT trong vi điều

khiển PIC16F877A

 Cấu trúc tổng quát của PIC16F877A

4.1.3 Khối nguồn

4.1.4 Khối hiển thị 4.1.5 Các linh kiện

 - PIC16F877A (IC1): 1

 - 7805(IC2): 111

 - LED 7 đoạn: 2

 - Điện trở (330 ): 15

 - Điện trở (10 ): 5

 - Điện trở (1 ): 3

 - LED: 1

 - DIOT: 2

 - BUZZER

 - Tranzitor: 2

 - Ter ina : 5 c i (có 1 c i h ng d ng nó à cả i n nhiệt ho c cả i n quang)

 - Chu ng o hiệu ớn: 1 nhỏ: 1

 - Cả i n: 2

 - modunle sim

4.1.6 Mô đun SIM

Hình 4.6 modunl sim

2.4 Sơ đồ nguyên lý của mạch

H nh 4.7 Sơ đ nguyên ý ạch đun SIM

Hình 4.8 Sơ đ ayout PCB c a ạch đun SIM

4.2.1 Kết quả thử nghiệm

H nh 4.9 Mạch thực t c a đun SIM

4.2.2 Mạch thực tế kết nối giữa mạch báo lũ và mạch mô đun SIM

H nh 4.10 o t n i odun e si

4.2.3 Nguyên lý hoạt động của mạch

 L p tr nh sẵn cho con vi đi u hi n PIC16F877A và 2 cả

i n

 Ở cả i n ưa th ta p tr nh sẵn cho nó ta cài đ t thời gian cho chương tr nh à 10s (c n trong thực t ta sẽ éo dài thời gian ra 24h th nó sẽ chính x c hơn) cài đ t vào trong chương tr nh đ x c đ nh n u à ưa iên t c và éo dài tại

v trí đo ường th nó sẽ x c đ nh đư c ưa u dài th nó sẽ

nhỏ vài gi t nước vào cả i n gi tr c a nó t ng ên trong

v ng 30s th c i ớn sẽ o hiệu

 Ở cả i n ực éo ta c t nó vào 1 chai nước có t ư ng nước nh t đ nh đ cả i n này có t ực éo trung nh sẵn r i ta thả nó xu ng d ng nước th nước sẽ cu n chai nước này đi Khi nước chảy xi t hơn ực éo này sẽ t ng ên

hi đó con s hi n th trên 2 ed 7 đoạn ớn hơn s đ đ t trong p tr nh à 61 th nó ên đ n 62 63 th trong v ng 5

gi y (thực t vài ph t c ng đư c đ nó h ng có o sai)

c i sẽ êu ên o đ ng nh n n t đ ngưng o đ ng ên cạnh có 1 c i nhỏ sẽ o chung với c i ớn N u nó có gi tr

ớn hơn ngưỡng th nó sẽ o cả hai n u ngưng ngưỡng th

c i nhỏ sẽ ngắt c n c i ớn th h ng ngắt cho tới hi ta tắt ngu n đi

 Khi c p ngu n 12v th đư c c p vào t 7805 đ chuy n thành 5v r i chuy n cho vi đi u hi n PIC16F877A đ c c i tín hiệu à ti p điệ t c i ạch o ích hoạt hi ạch

o ích hoạt nó đóng 2 ti p đi ại th nó ích hoạt vào

vi đi u hi n và vi đi u hi n g i ệnh vào odun e si Modun e si sẽ iên hệ nhà ạng và g i cho ch ng ta no như c i điện thoại à ta đang d ng đ n th odun e si này

s d ng t ngu n t 3 7 đ n 4 2v th ta s d ng 1 c i ạch giả p đ chuy n thành 3 7v đ c p cho odun e si và

d ng c a ạch giả p à 3AP cho nên c p ra odun e t i thi u à 0 8 a pe tại v hi g i điện nó sẽ tiêu hao n ng

ư ng nhi u nh t

4.2.4 Đánh giá kết quả và hướng phát triển

Ph n c ng hoạt đ ng tương đ i n đ nh t quả đo vẫn c n sai s tuy nhiên h ng đ ng ới ch test đư c ở i trường h chưa

i th vào nước Việc duy tr hoạt đ ng n đ nh cho ạch c ng à

t trong những hó h n Ph n c n r t đơn giản

Do thời gian t hi u và x y dựng hệ th ng c ng như i n th c

c n hạn ch thê vào đó đ tài à ĩnh vực nghiên c u ớn nên hệ

th ng hoạt đ ng ới ch d ng ở c nghiên c u chưa th đua ra áp

d ng thực t chưa đ y đ ch c n ng đ tới tay người dung

C n có thê thời gian nghiên c u đ hoàn thiện chương tr nh hơn có

th ph t tri n đo thê th ng s như p su t hí gió với đ chính x c cao hơn sung thê