intTypePromotion=1
ADSENSE

Đồ án Tốt nghiệp: Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM

Chia sẻ: Trạc Thanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:91

32
lượt xem
1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án được nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến thức đã được học trong nhà trường để thiết kế, tạo ra một hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ từ xa bằng tin nhắn SMS hoàn chỉnh. Hệ thống tích hợp module Sim900 và hệ thống cảm biến hồng ngoại. Đối với hệ thống cảm biến, có các led cảm biến được đặt chiếu vào nhau, và phát dữ liệu khi có vật cản che những led cảm biến đó.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án Tốt nghiệp: Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM

  1. Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn đến quý Thầy, Cô trường Cao đẳng CNTT Hữu Nghị Việt – Hàn, những người trực tiếp giảng dạy, truyền đạt những kiến thức bổ ích cho em, đó chính là những nền tảng cơ bản, là những hành trang vô cùng quý giá, là bước đầu tiên cho em bước vào sự nghiệp sau này trong tương lai. Đặc biệt là thầy Trần Trung Tín, đã giúp đỡ em trong một tháng qua, giải đáp những thắc mắc trong quá trình kiến tập. Nhờ đó, em mới có thể hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này Trong quá trình làm đồ án, vì chưa có kinh nghiệm thực tế, chỉ dựa vào lý thuyết đã học cùng với thời gian hạn hẹp nên bài báo cáo tốt nghiệp chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai sót. Kính mong nhận được sự góp ý, chia sẽ từ quý Thầy, Cô và các bạn để kiến thức của em ngày càng hoàn thiện hơn và rút ra những kinh nghiệm bổ ích có thể áp dụng vào thực tiễn một cách hiệu quả trong tương lai Kính chúc thầy cô luôn vui vẻ, hạnh phúc, dồi dào sức khỏe và thành công trong công việc Em xin chân thành cảm ơn Đà Nẵng,ngày 29 tháng 05 năm 2013 Bùi Tấn Tài SVTH : Bùi Tấn Tài – CCVT03A i
  2. Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................i MỤC LỤC ..................................................................................................................... ii THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ............................................................................................. v DANH MỤC BẢNG ................................................................................................... vii DANH MỤC HÌNH ................................................................................................... viii MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM VÀ DỊCH VỤ NHẮN TIN NHẮN SMS ................................................................................................................................. 3 1.1 TỔNG QUÁT VỀ TIN NHẮN SMS .................................................................. 3 1.1.1 Giới thiệu về SMS ........................................................................................ 3 1.1.2 Cấu trúc của một tin nhắn SMS ................................................................. 5 1.1.3 Tin nhắn SMS chuỗi .................................................................................... 5 1.1.4 SMS CENTER/SMSC ................................................................................. 5 1.1.5 Nhắn tin SMS quốc tế .................................................................................. 6 1.2 TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM..................... 7 1.2.1 Giới thiệu về hệ thống thông tin di động GSM ......................................... 7 1.2.2 Đặc điểm của hệ thống thông tin di động GSM ........................................ 7 1.2.3 Cấu trúc của hệ thống thông tin di động GSM ......................................... 8 1.2.3.1 Cấu trúc tổng quát ................................................................................. 8 1.2.3.2 Các thành phần của hệ thống thông tin di động GSM ........................ 8 1.2.4 Sử phát triển của hệ thống thông tin di động ở Việt Nam ....................... 9 CHƯƠNG 2. VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A ........................................................... 10 2.1. GIỚI THIỆU PIC (Programmable Intelligent Computer ). ........................ 10 2.1.1. Giới thiệu về vi điều khiển PIC................................................................ 10 2.1.2. Ưu và nhược điểm của PIC ...................................................................... 11 2.2GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ PIC16F877A ............................................... 11 2.2.1 Giới thiệu về PIC16F877A ........................................................................ 11 2.2.2 Sơ đồ khối của PIC 16F877A .................................................................... 14 2.3 KHẢO SÁT SƠ ĐỒ CHÂN, CHỨC NĂNG TỪNG CHÂN ......................... 15 2.3.1 Sơ đồ chân vi điều khiển PIC16F877A .................................................... 15 2.3.2 Tổ chức bộ nhớ ........................................................................................... 17 SVTH : Bùi Tấn Tài – CCVT03A ii
  3. Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM 2.3.2.1 Bộ nhớ chương trình ........................................................................... 17 2.3.2.2 Bộ nhớ dữ liệu ..................................................................................... 19 2.3.3 Các cổng I/O của PIC16F877A ................................................................. 19 2.4 BỘ CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ - SỐ (ADC) ................................................ 22 2.4.1 Kết quả chuyển đổi AD ............................................................................. 22 2.4.2 Các bước chuyển đổi từ tương tự - số ...................................................... 23 2.4.3 Các thanh ghi ADC .................................................................................... 24 2.5 BỘ SO SÁNH COMPARATOR ...................................................................... 24 2.6 TRUYỀN THÔNG NỐI TIẾP EUART .......................................................... 26 2.6.1 Bộ EUSART hoạt động trong chế độ bất đồng bộ .................................. 26 2.6.1.1 Bộ phát bất đồng bộ EUSART ............................................................ 27 2.6.1.2 Bộ thu bất đồng bộ EUSART .............................................................. 28 2.6.1.3 Độ chính xác của xung clock với hoạt động không đồng bộ ........... 30 2.6.2 Bộ EUSART hoạt động trong chế độ đồng bộ ....................................... 32 2.7 HOẠT ĐỘNG ĐỊNH THỜI TIMER............................................................... 32 2.7.1 Bộ định thời TIMER0................................................................................ 32 2.7.2 Bộ định thời TIMER1................................................................................ 34 2.7.3 Bộ định thời TIMER2................................................................................ 36 2.8 NGẮT (INTERRUPT) ...................................................................................... 37 CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẢM BIẾN VÀ PHÁT CẢNH BÁO MỰC NƯỚC, NHIỆT ĐỘ QUA MẠNG TIN NHẮN SMS .............. 39 3.1 GIỚI THIỆU MODULE SIM900, TẬP LỆNH AT COMMAND. ............... 39 3.1.1 Giới thiệu module SIM900 ........................................................................ 39 3.1.2 Đặc điểm của module SIM900 .................................................................. 40 3.1.3 Khảo sát sơ đồ chân và chức năng từng chân ......................................... 42 3.1.4 Khảo sát tập lệnh AT của module SIM900 ............................................ 44 3.2 XÂY DỰNG HỆ THỐNG ................................................................................ 46 3.3 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG ................................................................................ 47 3.3.1 Cảm biến ..................................................................................................... 47 3.3.1.1 Led phát ................................................................................................ 47 3.3.1.2 Led thu ................................................................................................. 48 3.3.1.3 Cảm biến nhiệt độ LM35 ..................................................................... 48 SVTH : Bùi Tấn Tài – CCVT03A iii
  4. Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM 3.3.2 Nguồn cung cấp cho hệ thống ................................................................... 49 3.3.3 Đèn báo ....................................................................................................... 50 3.3.4 Vi điều khiển PIC 16F877A ...................................................................... 51 3.3.5 Sơ đồ mạch.................................................................................................. 52 3.4. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT ................................................................................... 53 3.4.1. Lưu đồ giải thuật tổng quát chương trình chính .................................. 53 3.4.2 Lưu đồ thuật toán chương trình con kiểm tra mực nước ..................... 54 3.4.3 Lưu đồ giải thuật chương trình con Cấu hình GSM .............................. 55 3.4.4 Lưu đồ giải thuật chương trình gửi tin nhắn .......................................... 56 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA HỆ THỐNG ...................................... 57 4.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC .................................................................................... 57 4.2 HÌNH ẢNH HOẠT ĐỘNG .............................................................................. 57 KẾT LUẬN .................................................................................................................. 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 65 PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 66 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ..................................................... 82 SVTH : Bùi Tấn Tài – CCVT03A iv
  5. Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ viết Thuật ngữ tiếng Anh Thuật ngữ tiếng Việt tắt SMS Short Message Service Dịch vụ tin nhắn ngắn PIC Programmable Interface Controller Giao diện điều khiển lập trình GSM Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động số Communications toàn cầu CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã TDMA Time Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo thời gian 3GPP Third Generation Partnership Project Dự án cộng tác bên thứ ba ETSI European Telecommunications Viện các tiêu chuẩn viễn thông Standards Institute Châu Âu WAP Wireless Application Protocol Giao thức Ứng dụng Không dây SIM Subscriber Identity Module Module nhận dạng thuê bao SMSC Short message Service Centre Trung tâm dịch vụ tin nhắn ngắn GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp EDGE Enhanced Data Rates for Global Nâng cao tốc độ truyền dữ liệu Evolution TDM Time Division Multiplexing Điều chế phân chia theo thời gian NSS Network Switching Subsystem Mạng chuyển mạch hệ thống con BSS Base Station Subsystem Hệ thống trạm cơ sở phụ MS Mobile Station Trạm di động OSS Operation Subsystem Hoạt động hệ thống phụ AUC Authentication Center Trung tâm nhận thực VLR Visitor Location Register Địa chỉ đăng kí truy cập HLR Home Location Register Địa điểm đăng kí thường trú EIR Equipment Identity Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị. SVTH : Bùi Tấn Tài – CCVT03A v
  6. Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM MSC Mobile-services Switching Centrer Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ mạng. BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc. PSPDN Packet Switch Public Data Network Mạng chuyển mạch số liệu công cộng CSPDN Circuit Switched Public Data Network Mạng số liệu công cộng chuyển mạch kênh. PSTN Public Switch Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng. PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất. ISDN Integrated Services Digital network Mạng số dịch vụ tích hợp. OMC Operation and Maintenance Center Trung tâm khai thác và bảo dưỡng. ADC Analog Digital Converter Bộ chuyển đổi tín hiệu từ analog sang digital PWM Pulse Width Modulation Phương pháp điều chỉnh điện áp PSP Parallel Slave Port Cổng phụ song song USB Universal Serial Bus Cổng nối tiếp chung SPI Serial Peripheral Interface Giao tiếp ngoại vi nối tiếp SVTH : Bùi Tấn Tài – CCVT03A vi
  7. Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM DANH MỤC BẢNG Bảng Tên Trang 2.1 Bảng so sánh chức năng của 11 PIC16F877A và AT89C51 2.2 Bảng mô tả các chức năng từng chân của 15 PIC 3.4 Bảng mô tả các chức năng từng chân của 42 SIM900 SVTH : Bùi Tấn Tài – CCVT03A vii
  8. Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM DANH MỤC HÌNH Hình Tên Trang 1.1 Cấu trúc của hệ thống thông tin di động GSM 8 1.2 Các thành phần hệ thống GSM 8 2.1 Sơ đồ khối Vi điều khiển Pic16F877A 14 2.2 Sơ đồ chân vi điều khiển Pic16F877A 15 2.3 Bộ nhớ chương trình Pic 16F877A 18 2.4 Địa chỉ thanh ghi của Pic 16F877A 19 2.5 Sơ đồ khối của AD 22 2.6 Chu kỳ xung clock và tần số làm việc của ADC 22 2.7 Các cách lưu kết quả chuyển đổi 10bit A/D 23 2.8 Các thanh ghi liên quan đến bộ điều khiển A/D 24 2.9 Nguyên lý hoạt động của một bộ so sánh đơn giản 25 2.10 Sơ đồ khối đơn giản của bộ Comparator 25 2.11 Các thanh ghi liên quan đến bộ so sánh 26 2.12 Sơ đồ khối bộ truyền dữ liệu EUSART bất đồng bộ 28 2.13 Các thanh ghi liên quan đến quá trình truyền bất đồng bộ 28 2.14 Sơ đồ khối bộ nhận dữ liệu EUSART bất đồng bộ 29 2.15 Các thanh ghi liên quan đến quá trình nhận dữ liệu bất đồng 30 bộ 2.16 Cấu tạo thanh ghi TXSTA 30 2.17 Cấu tạo thanh ghi RCSTA 31 2.18 sơ đồ khối bộ định thời Timer0 33 2.19 Các thanh ghi liên quan đến bộ định thời Timer0 34 2.20 T1CON: Thanh ghi điều khiển Timer1 35 2.21 Sơ đồ khối Timer1 35 2.22 ác thanh ghi liên quan đến bộ định thời Timer1 36 2.23 T2CON: Thanh ghi điều khiển Timer2 37 2.24 Sơ đồ khối của bộ định thời Timer2 37 2.25 Các thanh ghi liên quan đến bộ định thời Timer2 37 SVTH : Bùi Tấn Tài – CCVT03A viii
  9. Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM 3.1 Module Sim900 42 3.2 Sơ đồ chân của Module Sim900 42 3.3 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thiết bị bằng SMS 46 3.4 Sơ đồ mạch led thu với bộ so sánh tương đương 48 3.5 Sơ đồ mạch cảm biến nhiệt độ LM35 48 3.6 Sơ đồ mạch nguồn cung cấp cho hệ thống 49 3.7 Sơ đồ mạch dèn báo hiệu 50 3.8 Sơ đồ mạch vi điều khiển PIC16F877A 51 3.9 Sơ đồ mạch cảm biến hồng ngoại 52 4.1 Hệ thống được cấp nguồn và sẵng sàng hoạt động 57 4.2 Tin nhắn đã được gửi tới điện thoại 58 4.3 Cảm biến đầu tiên hoạt động khi đổ nước vào 59 4.4 Tin nhắn đã được gửi tới điện thoại 59 4.5 Cảm biến thứ hai hoạt động khi đổ nước vào 60 4.6 Tin nhắn đã được gửi tới điện thoại 60 4.7 Cảm biến thứ ba hoạt động khi đổ nước vào 61 4.8 Tin nhắn đã được gửi tới điện thoại 61 4.9 Cảm biến thứ tư hoạt động khi đổ nước vào 62 4.10 Tin nhắn đã được gửi tới điện thoại 62 4.11 Tin nhắn đã được gửi tới điện thoại 63 SVTH : Bùi Tấn Tài – CCVT03A ix
  10. Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM MỞ ĐẦU Hệ thống giám sát mực nước từ xa thông qua tin nhắn SMS. Là một ứng dụng của khoa học công nghệ đang được nghiên cứu và áp dụng để cảnh báo được sớm nhất mức nước lũ có thể gây thiệt hại về người, sơ tán di chuyển một cách nhanh nhất sớm nhất. Hệ thống này nhỏ gọn và làm việc hiệu quả mà không cần phải bảo dưỡng nhiều. hệ thống sẽ được đặt những nơi nhạy cảm nhất như đầu nguồn con sông, ở đó hệ thống sẽ đo và báo cáo mực nước qua tin nhắn SMS về cho các trạm theo dõi nhanh nhất và chính xác nhất. Từ đó chúng ta có thể theo dõi mực nước và sơ tán được sớm khi có nguy cơ xảy ra lũ Đồ án được nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến thức đã được học trong nhà trường để thiết kế, tạo ra một hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ từ xa bằng tin nhắn SMS hoàn chỉnh. Hệ thống tích hợp module Sim900 và hệ thống cảm biến hồng ngoại. Đối với hệ thống cảm biến, có các led cảm biến được đặt chiếu vào nhau, và phát dữ liệu khi có vật cản che những led cảm biến đó. Qua xử lý, dữ liệu sẽ được gửi về thiết bị đầu cuối (mobile) của người điều khiển để báo cho biết mực nước đang ở mức cảnh báo nào hay mực nước chỉ bình thường. Để thực hiện được các chức năng nêu trên, em đã tìm hiểu, nghiên cứu các vấn đề có liên quan tới đề tài như : họ PIC16F877A, Module Sim900, các ngôn ngữ lập trình tương ứng như CCS, bộ lệnh AT Command dành cho Module, và các vấn đề khác liên quan tới đề tài. Ý nghĩa khoa học của hệ thống là hạn chế thiệt hại do lũ lụt gây ra, hạn chế những tổn thất nặng nề về người và của. Không dừng lại ở đó, hệ thống sẽ dần dần phát triển qua nhiều mặt, ngoài cảnh báo lũ lụt ra còn cảnh báo để giảm nhẹ được nhiều thiệt hại khác do thiên tai gây ra như cháy rừng, bão, động đất, sóng thần,… Công nghệ là vô tận, biết vận dụng nó vào thực tiễn sẽ góp phần lợi ích to lớn đến xã hội đang ngày càng phát triển mạnh mẽ. Vì vậy em đã chọn đề tài "Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM" nhằm phục vụ cho công tác phòng chống lũ lụt và giảm nhẹ thiệt hại về người Đề tài này được thực hiện gồm 4 chương : Chương 1: Tổng quan về mạng GSM và dịch vụ nhắn tin qua mạng SMS Chương 2: Vi điều khiển PIC16F877A SVTH : Bùi Tấn Tài – CCVT03A 1
  11. Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM Chương 3: Thiết kế và xây dựng hệ thống cảm biến và phát cảnh báo mực nước, nhiệt độ qua mạng tin nhắn SMS Chương 4: Kết quả đạt được của hệ thống SVTH : Bùi Tấn Tài – CCVT03A 2
  12. Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG GSM VÀ DỊCH VỤ NHẮN TIN NHẮN SMS 1.1 TỔNG QUÁT VỀ TIN NHẮN SMS 1.1.1 Giới thiệu về SMS SMS là từ viết tắt của Short Message Service. Đó là một công nghệ cho phép gửi và nhận các tin nhắn giữa các điện thoại với nhau. SMS xuất hiện đầu tiên ở Châu âu vào năm 1991. Ở thời điểm đó, nó bao gồm cả các chuẩn về GSM (Global System for Mobile Communications). Một thời gian sau đó, nó phát triển sang công nghệ wireless như CDMA và TDMA. Các chuẩn GSM và SMS có nguồn gốc phát triển bởi ETSI. ETSI là chữ viết tắt của European Telecommunications Standards Institute. Ngày nay thì 3GPP (Third Generation Partnership Project) đang giữ vai trò kiểm soát về sự phát triển và duy trì các chuẩn GSM và SMS. Như đã nói ở trên về tên đầy đủ của SMS là Short Message Service, từ cụm từ đó, có thể thấy được là dữ liệu có thể được lưu giữ bởi một tin nhắn SMS là rất giới hạn. Một tin nhắn SMS có thể chứa tối đa là 140 byte (1120 bit) dữ liệu. Vì vậy, một tin nhắn SMS chỉ có thể chứa : + 160 ký tự nếu như mã hóa ký tự 7 bit được sử dụng (mã hóa ký tự 7 bit thì phù hợp với mã hóa các ký tự latin chẳng hạn như các ký tự alphabet của tiếng Anh). + 70 ký tự nếu như mã hóa ký tự 16 bit Unicode UCS2 được sử dụng (các tin nhắn SMS không chứa các ký tự latin như ký tự chữ Trung Quốc phải sử dụng mã hóa ký tự 16 bit). Tin nhắn SMS dạng text hỗ trợ nhiều ngôn ngữ khác nhau. Nó có thể hoạt động tốt với nhiều ngôn ngữ mà có hỗ trợ mã Unicode, bao gồm cả Arabic, Trung Quốc, Nhật bản và Hàn Quốc. Bên cạnh gửi tin nhắn dạng text thì tin nhắn SMS còn có thể mang các dữ liệu dạng binary. Nó còn cho phép gửi nhạc chuông, hình ảnh cùng nhiều tiện ích khác … tới một điện thoại khác. Một trong những ưu điểm nổi trội của SMS đó là nó được hỗ trợ bởi các điện thoại có sử dụng GSM hoàn toàn. Hầu hết tất cả các tiện ích cộng thêm gồm cả dịch vụ gửi tin nhắn giá rẻ được cung cấp, sử dụng thông qua sóng mang wireless. Không giống như SMS, các công nghệ mobile như WAP và mobile Java thì không được hỗ trợ trên nhiều model điện thoại. SVTH : Bùi Tấn Tài – CCVT03A 3
  13. Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM Sử dụng tin nhắn SMS ngày càng phát triển và trở lên rộng khắp : - Các tin nhắn SMS có thể được gửi và đọc tại bất kỳ thời điểm nào. Ngày nay, hầu hết mọi người đều có điện thoại di động của riêng mình và mang nó theo người hầu như cả ngày. Với một điện thoại di động , bạn có thể gửi và đọc các tin nhắn SMS bất cứ lúc nào bạn muốn, sẽ không gặp khó khăn gì khi bạn đang ở trong văn phòng hay trên xe bus hay ở nhà… - Tin nhắn SMS có thể được gửi tới các điện thoại mà tắt nguồn. Nếu như không chắc cho một cuộc gọi nào đó thì bạn có thể gửi một tin nhắn SMS đến bạn của bạn thậm chí khi người đó tắt nguồn máy điện thoại trong lúc bạn gửi tin nhắn đó. Hệ thống SMS của mạng điện thoại sẽ lưu trữ tin nhắn đó rồi sau đó gửi nó tới người bạn đó khi điện thoại của người bạn này mở nguồn. - Các tin nhắn SMS ít gây phiền phức trong khi bạn vẫn có thể giữ liên lạc với người khác Việc đọc và viết các tin nhắn SMS không gây ra ồn ào. Trong khi đó, bạn phải chạy ra ngoài khỏi rạp hát, thự viện hay một nơi nào đó để thực hiện một cuộc điện thoại hay trả lời một cuộc gọi. Bạn không cần phải làm như vậy nếu như tin nhắn SMS được sử dụng. Các điện thoại di động và chúng có thể được thay đổi giữa các sóng mang Wireless khác nhau. Tin nhắn SMS là một công nghệ rất thành công và trưởng thành. Tất cả các điện thoại mobile ngày nay đều có hỗ trợ nó. Bạn không chỉ có thể trao đổi các tin nhắn SMS đối với người sử dụng mobile ở cùng một nhà cung cấp dịch vụ mạng sóng mang wireless, mà đồng thời bạn cũng có thể trao đổi nó với người sử dụng khác ở các nhà cung cấp dịch vụ khác. - SMS là một công nghệ phù hợp với các ứng dụng Wireless sử dụng cùng với nó. Nói như vậy là do: Thứ nhất, tin nhắn SMS được hỗ trợ 100% bởi các điện thoại có sử dụng hệ thống GSM. Xây dựng các ứng dụng wireless trên nền công nghệ SMS có thể phát huy tối đa những ứng dụng có thể dành cho người sử dụng. Thứ hai, các tin nhắn SMS còn tương thích với việc mang các dữ liệu binary bên cạnh gửi các text. Nó có thể được sử dụng để gửi nhạc chuông, hình ảnh, hoạt họa. SVTH : Bùi Tấn Tài – CCVT03A 4
  14. Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM Thứ ba, tin nhắn SMS hỗ trợ việc chi trả các dịch vụ trực tuyến. 1.1.2 Cấu trúc của một tin nhắn SMS Nội dung của một tin nhắn SMS được gửi đi sẽ được chia làm 5 phần như sau : - 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 (short message service centre). - Instructions to handset : Chỉ thị dữ liệu kết nối bắt tay. - Instructions to SIM (optional) : Chỉ thị dữ liệu kết nối, nhận biết SIM (Subscriber Identity Modules). - Message body : Nội dung tin nhắn SMS. 1.1.3 Tin nhắn SMS chuỗi Một trong những trở ngại của công nghệ SMS là tin nhắn SMS chỉ có thể mang một lượng giới hạn các dữ liệu. Để khắc phục trở ngại này, một mở rộng của nó gọi là SMS chuỗi (hay SMS dài) đã ra đời. Một tin nhắn SMS dạng text dài có thể chứa nhiều hơn 160 kí tự theo chuẩn dùng trong tiếng Anh. Cơ cấu hoạt động cơ bản SMS chuỗi làm việc như sau: điện thoại di động của người gửi sẽ chia tin nhắn dài ra thành nhiều phần nhỏ và sau đó gửi các phần nhỏ này như một tin nhắn SMS đơn. Khi các tin nhắn SMS này đã được gửi tới đích hoàn toàn thì nó sẽ được kết hợp lại với nhau trên máy di động của người nhận. Khó khăn của SMS chuỗi là nó ít được hỗ trợ nhiều so với SMS ở các thiết bị có sử dụng sóng wireless. 1.1.4 SMS CENTER/SMSC Một SMS Center (SMSC) là nơi chịu trách nhiệm luân chuyển các hoạt động liên quan tới SMS của một mạng wireless. Khi một tin nhắn SMS được gửi đi từ một điện thoại di động thì trước tiên nó sẽ được gửi tới một trung tâm SMS. Sau đó, trung tâm SVTH : Bùi Tấn Tài – CCVT03A 5
  15. Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM SMS này sẽ chuyển tin nhắn này tới đích (người nhận). Một tin nhắn SMS có thể phải đi qua nhiều hơn một thực thể mạng (netwok) (chẳng hạn như SMSC và SMS gateway) trước khi đi tới đích thực sự của nó. Nhiệm vụ duy nhất của một SMSC là luân chuyển các tin nhắn SMS và điều chỉnh quá trình này cho đúng với chu trình của nó. Nếu như máy điện 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 điện thoại của người nhận mở nguồn thì nó sẽ gửi tin nhắn này tới người nhận. Thường thì một SMSC sẽ họat động một cách chuyên dụng để 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 địa chỉ SMSC của hệ thống vận hành mạng wireless để sử dụng, tinh chỉnh chức năng tin nhắn SMS trên điện thoại của bạn. Điển hình một địa chỉ SMSC là một số điện thoại thông thường ở hình th0ức, khuôn mẫu quốc tế. Một điện thoại nên có một thực đơn chọn lựa để cấu hình địa chỉ SMSC. Thông thường thì địa chỉ được điều chỉnh lại trong thẻ SIM bởi hệ thống mạng wireless. Điều này có nghĩa là bạn không cần phải làm bất cứ thay đổi nào cả. 1.1.5 Nhắn tin SMS quốc tế Các tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành được chia ra làm hai hạng mục gồm tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành cục bộ và tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành quốc tế với nhau. Tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành cục bộ là tin nhắn mà được gửi giữa các nhà điều hành trong cùng một quốc gia còn tin nhắn SMS giữa các nhà điều hành quốc tế là tin nhắn SMS được gửi giữa các nhà điều hành mạng wireless ở những quốc gia khác nhau. Thường thì chi phí để gửi một tin nhắn SMS quốc tế thì cao hơn so với gửi trong nước. Và chi phí gửi tin nhắn trong nội mạng thì ít hơn so với gửi cho mạng khác trong cùng một quốc gia
  16. Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM 1.2 TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM 1.2.1 Giới thiệu về hệ thống thông tin di động GSM GSM (Global System for Mobile communication) là hệ thống thông tin di động 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, được tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) quy định. 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 đó mà thuê bao GSM có thể dễ dàng sử dụng máy điện thoại GSM của mình bất cứ nơi đâu. Mặt thuận lợi to lớn của hệ thống 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 đó là tin nhắn SMS. Ngoài ra để tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ thì hệ thống GSM được 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 đưa ra tính năng roaming cho thuê bao của mình với các mạng khác trên toàn thế giới. Và hệ thống GSM cũng phát triển thêm các tính năng truyền dữ liệu như GPRS và sau này truyền với tốc độ cao hơn sử dụng EDGE. GSM hiện chiếm 85% thị trường di động với 2,5 tỷ thuê bao tại 218 quốc gia và vùng lãnh thổ. Các mạng thông tin di động GSM cho phép có thể roaming với nhau do đó những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau ở có thể sử dụng được nhiều nơi trên thế giới. 1.2.2 Đặc điểm của hệ thống thông tin di động GSM - Cho phép gởi và nhận những mẫu tin nhắn văn bản bằng kí tự dài đến 126 kí tự. - Cho phép chuyển giao và nhận dữ liệu, FAX giữa các mạng GSM với tốc độ hiện hành lên đến 9.600 bps. - Tính phủ sóng cao: Hệ thống 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 SVTH : Bùi Tấn Tài – CCVT03A 7
  17. Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM đổi, điều chỉnh nào. Đây là một tính năng nổi bật nhất của hệ thống GSM(dịch vụ roaming). - Sử dụng công nghệ phân chia theo thời gian TDM (Time division multiplexing) để chia ra 8 kênh full rate hay 16 kênh haft rate. - Công suất phát của máy điện thoại được giới hạn tối đa là 2 watts đối với băng tần GSM 850/900Mhz và tối đa là 1 watts đối với băng tần GSM 1800/1900Mhz. - Mạng GSM sử dụng 2 kiểu mã hoá âm thanh để nén tín hiệu âm thanh 3,1khz đó là mã hoá 6 và 13kbps gọi là Full rate (13kbps) và haft rate (6kbps). 1.2.3 Cấu trúc của hệ thống thông tin di động GSM 1.2.3.1 Cấu trúc tổng quát Hình 1.1 Cấu trúc của hệ thống thông tin di động GSM Hệ thống GSM được 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). - Trạm di động MS (Mobile Station). 1.2.3.2 Các thành phần của hệ thống thông tin di động GSM Hình 1.2 Các thành phần hệ thống GSM SVTH : Bùi Tấn Tài – CCVT03A 8
  18. Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM AUC : Trung tâm nhận thực. VLR : Bộ ghi định vị tạm trú. HLR : Bộ ghi định vị thường trú. EIR : Bộ ghi nhận dạng thiết bị. MSC : Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ mạng. BSC : Bộ điều khiển trạm gốc. BTS : Trạm thu phát gốc. NSS : Phân hệ chuyển mạch. BSS : Phân hệ trạm gốc. MS : Trạm di động. OSS : Phân hệ khai thác bảo dưỡng. PSPDN : Mạng số liệu công cộngchuyển mạch gói. CSPDN : Mạng số liệu công cộng chuyển mạch kênh. PSTN : Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng. PLMN : Mạng di động mặt đất. ISDN : Mạng số dịch vụ tích hợp. OMC : Trung tâm khai thác và bảo dưỡng. 1.2.4 Sử phát triển của hệ thống thông tin di động ở Việt Nam Hệ thống GSM đã vào Việt Nam từ năm 1993. Hiện, ba nhà cung cấp di động hệ thống 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 đến hơn 85% người dùng hiện nay đang là khách hàng của các nhà cung cấp dịch vụ theo hệ thống GSM. Cho tới thời điểm này, thị trường thông tin di động của Việt Nam đã có khoảng 70 triệu thuê bao di động. Khi mà ba “đại gia” di động của Việt Nam là VinaPhone, MobiFone và Viettel đều tăng trưởng rất nóng với số lượng thuê bao mỗi ngày phát triển được lên tới hàng trăm ngàn thuê bao. SVTH : Bùi Tấn Tài – CCVT03A 9
  19. Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM CHƯƠNG 2. VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A 2.1. GIỚI THIỆU PIC (Programmable Intelligent Computer ). 2.1.1. Giới thiệu về vi điều khiển PIC Năm 1971 bộ vi xử lý đầu tiên ra đời đã mở ra một thời đại mới trong công nghệ điện tử và tin học, nó đã ảnh hưởng sâu sắc đến mọi lĩnh vực khoa học công nghệ. Các hệ thống được thiết kế dựa trên nền tảng của bộ vi xử lý (điển hình như PC) có khả năng mà các hệ thống điện tử thông thường không thể thực hiện được. Để thúc đẩy việc nghiên cứu chế tạo vi điều khiển đó là tính đa dụng, dễ dàng lập trình và giá thành thấp. Vi điều khiển tỏ ra rất hấp dẫn trong các ứng dụng điều khiển điện tử vì có kích thước nhỏ, tuy nhỏ nhưng chức năng cũng rất đa dạng, dễ dàng tích hợp vào trong hệ thống để điều khiển toàn hệ thống. PIC là dòng vi điều khiển do hãng MICROCHIP sản xuất với công nghệ hiện đại, phù hợp cho các ứng dụng đơn giản và hiện đại. Đang được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng dân dụng và công nghiệp bởi những đặc tính ưu việt của nó. Hơn nữa việc lập trình cho PIC lại khá đơn giản bởi số mã lệnh ít, có nhiều công cụ hỗ trợ lập trình bằng ngôn ngữ cấp cao như C. Hiện tại PIC có các dòng 8 bits và 16 bits. Trong báo cáo này ta quan tâm đến PIC 8 bits cụ thể là PIC16F877A - một vi điều khiển với tất cả đặc trưng cơ bản của PIC. Các đặc điểm cơ bản của PIC có thể được tóm tắt như sau : - PIC có nhiều chủng loại như PIC 8 bits (PIC10, PIC12, PIC16), hay PIC 16 bits (PIC24F, PIC24H, …). - PIC có thể được lập trình bằng ngôn ngữ Assembler hoặc C. - Có 5 port I/O port A, port B, port C, port D, port E. - Có 3 timer: Timer0 là 8 bits, Timer1 là 16 bits, Timer2 là 16 bits. - Được tích hợp bộ chuyển đổi ADC. - PIC có thể sử dụng Timer để tạo xung PWM. - Phương thức cất giữ Sleep. - Có bản lựa chọn dao động. - Công suất tiêu thụ thấp. - Cổng phụ song song (PSP) với 8 bit mở rộng, với RD, WR và CS điều khiển. - Thực hiện truyền dữ liệu nối tiếp với máy tính thông qua cổng RS-232, mặt khác PIC còn có thể giao tiếp với máy tính thông qua cổng USB. SVTH : Bùi Tấn Tài – CCVT03A 10
  20. Xây dựng hệ thống giám sát mực nước, nhiệt độ và phát cảnh báo qua mạng tin nhắn SMS/GSM 2.1.2. Ưu và nhược điểm của PIC Ta từng sử dụng họ 8051 và thấy được tính hữu dụng của nó qua các ứng dụng cơ bản, đơn giản. Tuy nhiên đối với các ứng dụng phức tạp, đòi hỏi tốc độ cao, mức độ tích hợp cao thì bản thân 8051 khó đáp ứng được ( hoặc ta phải đầu tư thêm chi phí cho việc xử lí ngoại vi,…). PIC thì khác, hãy xem bảng so sánh sau : Bảng 2.1 Bảng so sánh chức năng của PIC16F877A và AT89C51 STT Chức năng PIC16F877A AT89C51 1 I/O 5 Ports 4 Ports 2 Flash Memory 8k 4k 3 EEPROM 256bytes - 4 Timer 3 2 5 Interrupts 15 4 6 ADC 8 channel 10 bit - 7 PWM 2 - 8 Comparator 2 - 9 Instruction set 35 >100 10 Truyền thông SUART,I2C,MSSP,PSP UART Khả năng tích hợp cao của PIC mang lại sự đơn giản nhưng hiệu quả trong thiết kế và lập trình. Tuy vậy PIC không phải là tất cả, khi làm một sản phẩm, tính kinh tế là quan trọng, sử dụng loại vi điều khiển nào mang lại hiệu quả cao nhất là tùy thuộc vào người thiết kế. 2.2GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ PIC16F877A 2.2.1 Giới thiệu về PIC16F877A Khối xử lí trung tâm mà đóng vai trò chính là Pic 16F877A sẽ làm nhiệm vụ chính là tiếp nhận và xử lí các dữ liệu đến và đi một cách tự động. Đề tài sử dụng PIC 16F877A vì những ưu điểm vượt trội của nó so với các vi điều khiển khác.Về mặt tính năng và công năng thì có thề xem PIC vượt trội hơn rất nhiều so với 89 với nhiều module được tích hợp sẵn như ADC 10 BIT, PWM 10 BIT, EEPROM 256 BYTE, COMPARATER, VERF COMPARATER…Về mặt giá cả thì có đôi chút chênh lệch như giá 1 con 89S52 khoảng 20.000 thì PIC 16F877A là 60.000 nhưng khi so sánh như thế thì ta nên xem lại phần linh kiện cho việc thiết kế mạch nếu như xài 89 muốn SVTH : Bùi Tấn Tài – CCVT03A 11
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2