thiẾt kẾ vÀ thi cÔng hỆ thỐng chỐng trỘm qua ĐiỆn …

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

VÀ TRUYỀN THÔNG VIỆT - HÀN

KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH VÀ ĐIỆN TỬ

BÙI VĂN CƢỜNG

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG

CHỐNG TRỘM QUA ĐIỆN THOẠI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG

NIÊN KHÓA: 2018 - 2021

Đà Nẵng - 01/2021

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

VÀ TRUYỀN THÔNG VIỆT - HÀN

KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH VÀ ĐIỆN TỬ

BÙI VĂN CƢỜNG

MÃ HSSV: K12C08314

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG

CHỐNG TRỘM QUA ĐIỆN THOẠI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG

NIÊN KHÓA: 2018 - 2021

Giảng viên hƣớng dẫn: TS. Nguyễn Vũ Anh Quang

Đà Nẵng - 01/2021

i

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy TS. Nguyễn Vũ Anh Quang đã trực tiếp

hƣớng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện, góp ý và chia sẻ nhiều kinh nghiệm quý

báu cho em thực hiện tốt đề tài.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Kỹ thuật máy tính và Điện tử,

trƣờng Đại học CNTT&TT Việt - Hàn đã tận tình chỉ bảo, truyền đạt những kiến thức

nền tảng chuyên môn làm cơ sở và cũng nhƣ tạo những điều kiện tốt nhất cho em hoàn

thành đề tài.

Em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn sinh viên khoa Kỹ thuật máy tính và

Điện tử đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng nhƣ những kinh nghiệm quý báu trong thời

gian thực hiện đề tài.

Xin chân thành cảm ơn!

Đà nẵng, tháng 12 năm 2020

Sinh viên thực hiện

Bùi Văn Cƣờng

ii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................i

MỤC LỤC ...................................................................................................................... ii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................iv

DANH MỤC BẢNG ......................................................................................................vi

DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................... vii

MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1

1. Lí do chọn đề tài ................................................................................................... 1

2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu ........................................................................ 1

3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................ 2

4. Phƣơng pháp nghiên cứu ...................................................................................... 2

5. Dự đoán kết quả .................................................................................................... 2

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .............................................................................. 2

7. Nội dung bố cục .................................................................................................... 2

CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................. 3

1.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẢNH BÁO .............................. 3

1.1.1. Giới thiệu về hệ thống cảnh báo .................................................................. 3

1.1.2. Vùng bảo vệ ................................................................................................. 4

1.2. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN ..................................................... 4

1.2.1. Khái niệm cảm biến ..................................................................................... 4

1.2.2. Phân loại cảm biến ....................................................................................... 7

1.2.3. Giới hạn sử dụng của cảm biến .................................................................... 9

1.3. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TOÀN CẦU

GSM ............................................................................................................................ 10

1.3.1. Giới thiệu về công nghệ GSM ................................................................... 10

1.3.2. Các dịch vụ đƣợc tiêu chuẩn ở GSM ......................................................... 10

1.3.3. Cấu trúc địa lý của mạng GSM .................................................................. 11

1.3.4. Cấu trúc mạng GSM .................................................................................. 12

1.3.5. Các thành phần chức năng trong hệ thống ................................................. 13

1.4. GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO VÀ CÁC LINH KIỆN ĐƢỢC SỬ DỤNG

TRONG MẠCH ............................................................................................................ 20

1.4.1. Giới thiệu về Arduino ................................................................................ 20

iii

1.4.2. Các linh kiện đƣợc sử dụng trong mạch .................................................... 28

CHƢƠNG II: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC ......................................... 40

2.1. PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM QUA

ĐIỆN THOẠI ................................................................................................................ 40

2.2. PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM

QUA ĐIỆN THOẠI ...................................................................................................... 40

CHƢƠNG III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG .................................... 41

3.1. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ........................................................................ 41

3.2. NHIỆM VỤ TỪNG KHỐI ................................................................................. 41

3.2.1. Khối nguồn ................................................................................................ 41

3.2.2. Khối xử lý trung tâm .................................................................................. 42

3.2.3. Khối cảm biến ............................................................................................ 43

3.2.4. Khối báo động từ xa ................................................................................... 43

3.2.5. Khối báo động tại chỗ ................................................................................ 44

3.2.6. Khối hiển thị .............................................................................................. 44

3.2.7. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch ........................................................................ 45

CHƢƠNG IV: THI CÔNG HỆ THỐNG .................................................................. 47

4.1. THI CÔNG BOARD MẠCH ............................................................................. 47

4.2. DANH SÁCH LINH KIỆN ĐƢỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH .................... 48

4.3. LẮP RÁP VÀ KIỂM TRA ................................................................................. 48

4.4. THI CÔNG MÔ HÌNH ....................................................................................... 50

CHƢƠNG V: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ .................. 51

5.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC ..................................................................................... 51

5.2. NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ ............................................................................ 51

KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ................................................................. 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 53

PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 54

iv

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

STT Kí hiệu chữ

viết tắt Chữ viết đầy đủ tiếng anh Dịch nghĩa tiếng Việt

1 AuC Authentication Center Trung tâm nhận thực

2 BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc

3 BS Base Station Trạm gốc

4 BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc

5 CCH Control Chanel Kênh điều khiển

6 CCCH Common Control Chanel Kênh điều khiển chung

7 CDMA Code Division Multiple

Access Đa truy cập phân chia theo mã

8 CELL Cellulear Ô (tế bào)

9 CGI Cell Global Identity Nhận dạng ô toàn cầu

10 ETSI European Telecomunications

Standards Institue

Viện tiêu chuẩn Viễn Thông

Châu Âu

11 EIR Equipment Identification

Register Thanh ghi nhận dạng thiết bị

12 FDMA Frequency Division Multiple

Access

Đa truy cập phân chia theo tần

số

13 GMSC Gateway MSC Tổng đài di động cổng

14 GSM Global System for Mobile

Communication Trung tâm di động toàn cầu

15 HLR Home Location Bộ đăng ký định vị thƣờng trú

16 ISDN Intergrated Service Digital

Network Mạng liên kết đa dịch vụ

17 LA Location Area Vùng định vị

18 MSC Mobile Switching Service

Center Tổng đài di động

19 MS Mobile Station Trạm di động

20 NSS Network Subsystem Phân hệ mạng

21 OMC Operation and Maintencince Trung tâm khai thác và bảo

v

Cente dƣỡng

22 OSS Operation and Support

System Phân hệ khai thác và hổ trợ

23 PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động công cộng mặt

đất

24 PSPDN Packet Switch Public Data

Network

Mạng chuyển mạch công cộng

theo gói

25 PSTN Public Swithched Telephone

Network

Mạng chuyển mạch điện thoại

công cộng

26 RACH Random Access Chanel Kênh truy cập ngẫu nhiên

27 RX Receiver Máy thu

28 SIM Subscriber Identity Modul Module nhận dạng thuê bao

29 SMS Short Message Service Dịch vụ bản tin ngắn

30 SS Switching Subsystem Phân hệ chuyển mạch

31 TCH Traffic Chanel Kênh lƣu lƣợng

32 TDMA Time Division Multiple

Access

Đa truy cập phân chia theo tần

số

33 TRAU Transcoding and Rate/

Adapter Unit

Bộ chuyển đổi mã và phối

howpjp tốc độ

34 TRx Transceiver Bộ thu - phát

vi

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Chuyển đổi đáp ứng kích thích. ...................................................................... 7

Bảng 1.2. Phân loại theo dạng kích thích ........................................................................ 7

Bảng 1.3. Một số thông số kỹ thuật của board Arduino UNO R3 ................................ 22

Bảng 1.4. Tập lệnh AT điều khiển cuộc gọi. ................................................................. 29

Bảng 1.5. Tập lệnh AT điều khiển tin nhắn .................................................................. 30

Bảng 4.1. Danh sách linh kiện đƣợc sử dụng trong mạch. ............................................ 48

vii

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Sơ đồ tổng quan của một hệ thống cảnh báo. .................................................. 3

Hình 1.2. Vùng bảo vệ của cảm biến thân nhiệt .............................................................. 4

Hình 1.3. Một số loại cảm biến thƣờng dùng hiện nay. .................................................. 6

Hình 1.4. Phân vùng cấu trúc địa lý mạng GSM ........................................................... 11

Hình 1.5. Mô hình hệ thống GSM. ................................................................................ 12

Hình 1.6. Cấu trúc của trạm gốc BSS. ........................................................................... 14

Hình 1.7. Vị trí và chức năng của TRAU. ..................................................................... 15

Hình 1.8. Chức năng xử lý cuộc gọi của MSC. ............................................................. 17

Hình 1.9. Một số loại Arduino thông dụng hiện nay. .................................................... 21

Hình 1.10. Board Arduino UNO thực tế. ...................................................................... 21

Hình 1.11. Phần cứng của board Arduino UNO. .......................................................... 22

Hình 1.12. Tham khảo thêm chức năng các chân của Arduino UNO R3. .................... 25

Hình 1.13. Phần mềm lập trình Arduino IDE. ............................................................... 26

Hình 1.14. Giao diện phần mềm Arduino IDE. ............................................................. 26

Hình 1.15. Vùng lệnh của phần mềm. ........................................................................... 27

Hình 1.16. Cấu trúc cơ bản của 1 frame dữ liệu. ........................................................... 28

Hình 1.17. Sơ đồ chân module SIM800L. ..................................................................... 28

Hình 1.18. Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK. ................................................ 30

Hình 1.19. Sơ đồ nguyên lý cảm biến hồng ngoại E18-D80NK. .................................. 31

Hình 1.20. Module relay 1 kênh 5V. ............................................................................. 32

Hình 1.21. Màn hình LCD 16x2. ................................................................................... 33

Hình 1.22. Cấu trúc trong mỗi giao dịch (transcaction). ............................................... 34

Hình 1.23. Điều kiện bắt đầu. ........................................................................................ 34

Hình 1.24. Điều kiện kết thúc. ....................................................................................... 35

Hình 1.25. Thiết bị Mater gửi điều kiện bắt đầu đến tất cả Slave. ................................ 36

Hình 1.26. Các Slave so sánh địa chỉ Master gửi đến. .................................................. 36

Hình 1.27. Thiết bị Master gửi hoặc nhận khung dữ liệu. ............................................. 37

Hình 1.28. Thiết bị Slave nhận thành công khung dữ liệu. ........................................... 37

Hình 1.29. Thiết bị Master gửi điều kiện dừng, kết thúc truyền dữ liệu. ...................... 38

Hình 1.30. Còi báo buzzer. ............................................................................................ 38

Hình 1.31. Bóng đèn led buld. ....................................................................................... 39

Hình 2.1. Sơ đồ làm việc của hệ thống báo trộm. ......................................................... 40

Hình 3.1. Sơ đồ khối hệ thống ....................................................................................... 41

viii

Hình 3.2. Nguồn sạc adapter 5VDC. ............................................................................. 42

Hình 3.3. Khối xử lý trung tâm ..................................................................................... 42

Hình 3.4. Khối cảm biến ................................................................................................ 43

Hình 3.5. Khối báo động từ xa ...................................................................................... 43

Hình 3.6. Khối báo động tại chỗ .................................................................................... 44

Hình 3.7. Khối hiển thị .................................................................................................. 44

Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống ...................................................................... 45

Hình 4.1. Mạch in của hệ thống. ................................................................................... 47

Hình 4.2. Mạch PCB 3D lớp dƣới. ................................................................................ 47

Hình 4.3. Mạch PCB 3D lớp trên. ................................................................................. 47

Hình 4.4. Board mạch lớp dƣới. .................................................................................... 49

Hình 4.5. Board mạch lớp trên. ..................................................................................... 49

Hình 4.6. Mô hình hệ thống khi chƣa hoạt động. .......................................................... 50

Hình 4.7. Mô hình hệ thống gọi điện cảnh báo khi có đột nhập. .................................. 50

Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại

Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 1

MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài

Nhƣ chúng ta đã biết, trong thời gian gần đây tình trạng trộm cắp đã trở nên phổ

biến và ngày một tinh vi hơn tại Việt Nam. Các vụ việc trộm cắp không những gây

thiệt hại lớn về tài sản của các gia đình, cơ quan, mà còn tạo sự lo lắng cho nhiều

ngƣời, ảnh hƣởng đến trật tự an toàn xã hội. Sau hàng loạt vụ việc và sự khuyến cáo

của cơ quan chức năng, nhiều gia đình đã có biện pháp tăng cƣờng lắp đặt các thiết bị

báo trộm cho gia đình. Tuy nhiên những biện pháp đó đôi khi không phát huy đƣợc

nhiều tác dụng.

Từ những yêu cầu thực tế đó, những đòi hỏi ngày càng cao của cuộc sống, cộng

với sự phát triễn mạnh mẽ của mạng di động em đã chọn đề tài “Thiết kế và thi công

hệ thống chống trộm qua điện thoại” nhằm đáp ứng nhu cầu giám sát điều khiển từ xa

bằng điện thoại di động, góp phần vào giữ vững trật tự an ninh của gia đình và xã hội.

2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu

“Hệ thống chống trộm qua điện thoại” sẽ phát hiện đƣợc các đột nhập từ bên

ngoài sau đó cảnh báo cho chúng ta kịp thời đƣa ra các phƣơng án xử lý hiệu quả nhất.

Đề tài sử dụng vi điều khiển làm bộ xử lý trung tâm, các cảm biến hồng ngoại phát

hiện ra dấu hiệu đột nhập. Cùng một số thiết bị đầu ra nhƣ âm thanh (chuông, còi),

bằng tín hiệu phát sáng (đèn), Module SIM nhận tín hiệu từ trung tâm sẽ gửi tin nhắn

thông báo đến

ngƣời quản lý để kịp thời xử lý khi có sự cố đột nhập xảy ra.

Nhiệm vụ nghiên cứu

Đề tài tập trung nghiên cứu các vấn đề sau:

- Nghiên cứu hệ thống báo trộm trên thị trƣờng.

- Nghiên cứu các thành phần của hệ thống báo trộm.

- Tìm hiểu về các loại cảm biến, module.

- Phân biệt đƣợc các loại cảm biến, nắm đƣợc các thông số của cảm biến nhƣ:

phạm vi, khoảng cách hoạt động, điện áp cung cấp, … Từ đó đƣa ra lựa chọn phù hợp

để đƣa vào sử dụng trong mô hình.

- Tìm hiểu về mạng thông tin di động.

- Thiết kế mạch báo trộm qua điện thoại.



3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

Đối tƣợng

- Nghiên cứu về hệ thống báo trộm.

- Nghiên cứu về thiết bị cảm biến hồng ngoại và module sim.

- Nghiên cứu về các linh kiện có trong mạch.

Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết về các thành phần có trong hệ thống báo trộm.

- Nghiên cứu lý thuyết về các loại cảm biến.

- Nghiên cứu lý thuyết về mạng thông tin di đông GSM.

4. Phƣơng pháp nghiên cứu

Sử dụng phƣơng pháp luận làm rõ nội dung đề tài:

- Thu thập, phân tích các tài liệu có liên quan đến đề tài.

- Nghiên cứu các thành phần có trong hệ thống báo trộm.

- Tìm hiểu về mạng thông tin di động GSM.

- Tìm hiểu và phân tích hệ thống báo trộm qua điện thoại.

5. Dự đoán kết quả

Hệ thống sẽ báo động khi phát hiện có đột nhập và lập tức gọi điện, nhắn tin đến

số điện thoại đƣợc cài đặt sẵn để báo động cho ngƣời chủ biết để có phƣơng pháp xử

lý, đồng thời sẽ báo động tại chỗ bằng âm thanh (còi buzzer) và ánh sáng (bóng đèn

led).

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Đề tài giúp em nắm rõ đƣợc kiến thức về hệ thống báo trộm kết hợp với mạng

thông tin di động GSM. Đề tài mang tính thực tế cao và đƣợc áp dụng nhiều vào cuộc

sống. Không chỉ các cơ quan, doanh nghiệp mà ngay cả các hộ gia đình cũng sử dụng

phổ biến.

7. Nội dung bố cục

CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CHƢƠNG II: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

CHƢƠNG III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

CHƢƠNG IV: THI CÔNG HỆ THỐNG

CHƢƠNG V: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ



CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẢNH BÁO

1.1.1. Giới thiệu về hệ thống cảnh báo

Trƣớc đây, khi nói đến công tác bảo vệ an ninh cũng nhƣ chống trộm đột nhập

chúng ta thƣờng nghĩ đến là: thuê ngƣời làm bảo vệ hoặc là nuôi chó để bảo vệ nhà …

Ngày nay với sự phát triễn của công nghệ cũng nhƣ điện tử số, con ngƣời đã cho ra đời

những phát minh mới về lĩnh vực báo động có đột nhập, chúng đa dạng và đƣợc ứng

dụng rộng rãi trong cuộc sống.

Về nguyên tắc một bộ cảnh báo gồm 3 phần chính: các sensor, bộ xử lý trung tâm

và các thiết bị cảnh báo.

Các sensor chính là các cảm biến thu thập tín hiệu sau đó đƣa về bộ xử lý trung

tâm. Có rất nhiều loại sensor nhƣ: cảm biến khói, cảm biến từ, cảm biến nhiệt, cảm

biến hồng ngoại, cảm biến quang, cảm biến âm thanh, …

Bộ xử lý trung tâm là bộ phận nhận các thông tin từ sensor gửi về sau đó xử lý,

tùy theo ngƣời lập trình mà nó đƣa ra các xử lý khác nhau khi nhận tín hiệu. Hầu hết

các xử lý của bộ xử lý trung tâm đƣợc đƣa ra các thiết bị cảnh báo để thông báo tình

huống cho ngƣời sử dụng.

Thiết bị cảnh báo thƣờng là: loa, còi, điện thoại, đèn báo, …

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



1.1.2. Vùng bảo vệ

Khái niệm “vùng bảo vệ” của hệ thống cảnh báo đƣợc hiểu một cách đơn giản là

thể tích mà trong giới hạn đó các bộ phận cảnh báo tạo ra một sự bảo vệ phát hiện đột

nhập bằng việc phát ra các chùm tia hồng ngoại, sóng siêu âm, … tạo nên một không

gian bảo vệ.

Kích thƣớc và hình dáng của vùng bảo vệ thay đổi theo sự bố trí, sắp xếp và phụ

thuộc vào đặc tính, độ rộng quét của cảm biến.

Vùng bảo vệ của cảm biến hồng ngoại thân nhiệt

Hình 1.2. Vùng bảo vệ của cảm biến thân nhiệt

Tùy vào mỗi loại cảm biến thì có các thông số nhƣ góc quét, khoảng cách quét

tối đa, nhiệt độ phát hiện và kích thƣớc khác nhau.

Một số lƣu ý để có đƣợc vùng quan sát bảo vệ tốt nhất:

Tránh các vị trí điều hòa, lò sƣởi, các nơi thay đổi nhiệt độ.

Nên lắp ở các phòng có ít vật cản để có đƣợc phạm vi quét tốt nhất.

Cần phải điều chỉnh vị trí, góc, độ cao phù hợp để có vùng quét rộng nhất.

Tránh để thiết bị đối diện thẳng và song song với hƣớng chuyển động, vì nhƣ

thế cảm biến sẽ kém nhạy với các chuyển động song song với tia quét.

1.2. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN

1.2.1. Khái niệm cảm biến

Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lƣợng vật lý và các đại

lƣợng không có tính chất điện cần đo thành các đại lƣợng vật lý có tính chất điện nhƣ:

điện trở, điện tích, điện áp.



Thông tin đƣợc xử lý để rút ra tham số định tính hoặc định lƣợng của môi trƣờng,

phục vụ các nhu cầu nghiên cứu khoa học kỹ thuật hay dân sinh và gọi ngắn gọn là đo

đạt, phục vụ trong truyền và xử lý thông tin, hay trong điều khiển các quá trình khác.

Cảm biến thƣờng đƣợc đặt trong các vỏ bảo vệ tạo thành đầu thu dò, có thể kèm

các mạch điện hỗ trợ, tuy nhiên trong nhiều văn liệu thì thuật ngữ cảm biến ít dùng cho

vật có kích thƣớc lớn.

Các đại lƣợng đo (M) thƣờng không có tính chất điện (nhƣ nhiệt độ, áp suất,

trọng lƣơng, …) tác động lên cảm biến cho ta đại lƣợng đặc trƣng (S) mang tính chất

điện (nhƣ điện áp, điện tích, dòng điện hay trở kháng) chứa đựng thông tin cho phép

xác định giá trị của đại lƣợng đó.

Phƣơng trình chuyển đổi của cảm biến:

S = F(M)

Trong đó (S): đại lƣợng đầu ra hoặc phản ứng của cảm biến.

(M): đại lƣợng đầu vào hay kích thích

(F): phụ thuộc vào cấu tạo, vật liệu làm cảm biến

Cảm biến tích cực là không có sử dụng điện năng bổ xung để chuyển sang tín

hiệu điện, loại cảm biến này hoạt động nhƣ một máy phát, đáp ứng điện tích, điện áp

hay dòng. Cảm biến tích cực đƣợc chế tạo dựa trên ứng dụng của các hiện tƣợng vật lý

biến đổi một dạng năng lƣợng nào đó (nhiệt, quang, cơ, bức xạ, …) thành đại lƣợng

điện.

Cảm biến thụ động là sử dụng điện năng bổ xung để chuyển sang tín hiệu điện,

loại cảm biến này hoạt động nhƣ một trở kháng trong đó đáp ứng là điện trở, độ tự

cảm hoặc điện dung. Cảm biến thụ động thƣờng đƣợc chế tạo từ một trở kháng có các

thông số chủ yếu nhạy với đại lƣợng cần đo. Giá trị của trở kháng phụ thuộc vào kích

thƣớc, tính chất điện của vật liệu chế tạo (nhƣ điện trở suất p, độ tự thẩm μ, hằng số

điện môi ε) vì vậy các đại lƣợng đo có thể ảnh hƣởng riêng biệt đến kích thƣớc, tính

chất điện hoặc đồng thời cả hai.



Một số loại cảm biến thƣờng dùng hiện nay.

Hình 1.3. Một số loại cảm biến thường dùng hiện nay.

Một cảm biến đƣợc sử dụng khi đáp ứng các tiêu chí kỹ thuật xác định:

Độ nhạy: gia số nhỏ nhất có thể phát hiện.

Mức tuyến tính: khoảng giá trị đƣợc biến đổi có hệ số biến đổi cố định.

Dải biến đổi: khoảng giá trị biến đổi sử dụng đƣợc.

Ảnh hƣởng ngƣợc: khả năng gây thay đổi môi trƣờng.

Mức nhiễu ồn: tiếng ồn riêng và ảnh hƣởng của tác nhân lên kết quả.

Sai số xác định: phụ thuộc độ nhạy và mức nhiễu.

Độ trôi; sự thay đổi tham số theo thời gian phục vụ hoặc thời gian tồn tại.

Độ trễ: mức độ đáp ứng với thay đổi của quá trình.

Độ tin cậy: khả năng làm việc ổn định, chịu những biến động lớn của môi

trƣờng.

Điều kiện môi trƣờng: dải nhiệt độ, độ ẩm áp suất, … làm việc đƣợc.

Có sự tƣơng đối trong tiêu chí tùy thuộc lĩnh vực áp dụng. Các cảm biến ở các

thiết bị số (digital), tức cảm biến logic, thì độ tuyến tính không có nhiều ý nghĩa.



1.2.2. Phân loại cảm biến

a) Phân loại theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng kích thích

Bảng 1.1. Chuyển đổi đáp ứng kích thích.

Hiện tƣợng Chuyển đổi và đáp ứng kích thích

Vật lý

- Nhiệt điện.

- Quang điện.

- Quang từ.

- Điện từ.

- Quang đàn hồi.

- Nhiệt từ; …

Hóa học

- Biến đổi hóa học.

- Biến đổi điện hóa.

- Phân tích phổ; …

Sinh học - Biến đổi sinh hóa.

- Hiệu ứng trên cơ thể sống.

b) Phân loại theo kích thích

Bảng 1.2. Phân loại theo dạng kích thích

Âm thanh

- Biên pha, phân cực.

- Phổ.

- Tốc độ.

Điện

- Điện tích, dòng điện.

- Điện thế, điện áp.

- Điện trƣờng.

- Điện dẫn, hằng số điện môi.

Từ

- Từ trƣờng.

- Từ thông, cƣờng độ điện trƣờng.

- Độ từ thẩm.

Quang

- Biên, pha, phân cực, phổ.

- Độ truyền.

- Hệ số phát xạ, khúc xạ.

- Hệ số hấp thụ, hệ số bức xạ.



Cơ

- Vị trí.

- Lực, áp suất.

- Gia tốc, vận tốc.

- Ứng suất, độ cứng.

- Moment.

- Khối lƣợng tỷ trọng.

- Vận tốc chất lƣu, độ nhớt …

Nhiệt

- Nhiệt độ.

- Thông lƣợng.

- Nhiệt dung, tỷ nhiệt.

Bức xạ

- Kiểu.

- Năng lƣợng.

- Cƣờng độ.

c) Phân loại theo phạm vi xử dụng

Khả năng quá tải

Tốc độ đáp ứng

Độ ổn định

Tuổi thọ

Điều kiện lựa chọn

Kích thƣớc, trọng lƣợng

Công nghiệp

Nghiên cứu khoa học

Môi trƣờng, khí tƣợng

Thông tin, viễn thông

Nông nghiệp

Dân dụng

Vũ trụ

Quân sự

d) Phân loại theo thông số mô hình mạch thay thế

Cảm biến tích cực đầu ra là nguồn áp, nguồn dòng (NPN, PNP, …).



Cảm biến thụ động đƣợc đặc trƣng bởi các thông số R, L, C, M … tuyến tính

hoặc phi tuyến.

Đƣờng cong chuẩn của cảm biến là đƣờng cong đƣợc biểu diễn phụ thuộc vào

đại lƣợng điện (S) ở đầu ra của cảm biến vào giá trị của đại lƣợng đo (M) ở đầu vào.

1.2.3. Giới hạn sử dụng của cảm biến

Trong quá trình sử dụng, các cảm biến luôn chịu tác động của ứng lực cơ học, tác

động nhiệt. Khi các tác động này vƣợt quá ngƣỡng cho phép, chúng sẽ làm thay đổi

đặt trƣng làm việc của cảm biến. Bởi vậy khi sử dụng cảm biến, ngƣời sử dụng cần

phải biết rõ các giới hạn này.

Vùng làm việc danh định

Vùng làm việc danh định tƣơng ứng với những điều kiện sử dụng bình thƣờng

của cảm biến. Giới hạn của vùng là các giá trị ngƣỡng mà các đại lƣợng đo, các đại

lƣợng vật lý có liên quan đến đại lƣợng đo hoặc các đại lƣợng ảnh hƣởng có thể

thƣờng xuyên đạt tới mà không làm thay đổi các đặc trƣng làm việc danh định của cảm

biến.

Vùng không gây nên hƣ hỏng

Vùng không gây nên hƣ hỏng là vùng mà khi các đại lƣợng đo hoặc các đại

lƣợng vật lý có liên quan và các đại lƣợng ảnh hƣởng vƣợt qua ngƣỡng của vùng làm

việc danh định nhƣng cẫn còn nằm trong phạm vi không gây nên hƣ hỏng, các đặc

trƣng của cảm biến có thể bị thay đổi nhƣng những thay đổi này mang tính thuận

nghịch, tức là khi trở về vùng làm việc danh định các đặc trƣng của cảm biến lấy lại

giá trị ban đầu của chúng.

Vùng không phá hủy

Vùng không phá hủy là vùng mà khi các đại lƣờng đo hoặc các đại lƣợng vật lý

có liên quan và các đại lƣợng ảnh hƣởng vƣợt qua ngƣỡng của vùng không gây nên hƣ

hỏng nhƣng vẫn còn nằm trong phạm vi không bị phá hủy, các đặc trƣng của cảm biến

bị thay đổi và những thay đổi này mang tính không thuận nghịch, tức là khi trở về

vùng làm việc danh định các đặc trƣng của cảm biến không thể lấy lại giá trị ban đầu

của chúng. Trong trƣờng hợp này cảm biến vẫn còn sử dụng đƣợc, nhƣng phải tiến

hành chuẩn lại cảm biến.



1.3. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

TOÀN CẦU GSM

1.3.1. Giới thiệu về công nghệ GSM

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

toàn cầu. GSM là một 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

lƣợng cao với các băng tần khác nhau: 400MHz, 900MHz, 1800MHz và 1900MHz,

đƣợc tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) quy định. GSM là một công nghệ cấu

trúc mở nên hoàn toàn không phụ thuộc vào phần cứng, ngƣời ta có thể mua thiết bị từ

nhiều hãng khác nhau. Do đó hầu nhƣ công nghệ GSM có mặt khắp mọi nơi trên thế

giới khi các nhà cung cấp dịch vụ thực hiện ký kết roaming với nhau nhờ đó mà thuê

bao GSM có thể dễ dàng sử dụng máy điện thoại GSM của mình ở bất cứ nơi đâu.

Hệ thống thông tin di động GSM sử dụng kết hợp phƣơng pháp đa truy cập phân

chia theo thời gian TDMA (Time Division Multiple Access) và phân chia theo tần số

FDMA (Frequency Division Multiple Access), trong đó mỗi MS (Mobile Station)

đƣợc cấp phát một cặp tần số và một khe thời gian để truy cập vào mạng.

1.3.2. Các dịch vụ đƣợc tiêu chuẩn ở GSM

Dịch vụ thoại:

- Chuyển hƣớng các cuộc gọi vô điều kiện.

- Chuyển hƣớng cuộc gọi khi thuê bao di động không bận.

- Chuyển hƣớng cuộc gọi khi không đến đƣợc MS.

- Chuyển hƣớng cuộc gọi khi tắc nghẽn vô tuyến.

- Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế trừ các nƣớc PLMN (Public Lan Mobile

Network) thƣờng trú.

- Giữ cuộc gọi.

- Đợi gọi.

- Chuyển tiếp cuộc gọi.

- Thông báo phí cƣớc.

- Nhận dạng số chủ gọi.

Dịch vụ bản tin nhắn

Có 2 loại dịch vụ bản tin nhắn:



- Dịch vụ bản tin nhắn truyền điểm – điểm (giữa hai thuê bao). Loại này đƣợc

chia thành 2 loại nhỏ:

Dịch vụ bản tin nhắn kết nối di động, điểm – điểm. Cho phép ngƣời sử dụng

GSM nhận các bản tin nhắn.

Dịch vụ bản tin nhắn khởi đầu từ Mobile, điểm – điểm. Cho phép ngƣời sử

dụng GSM gửi bản tin đến ngƣời sử dụng GSM khác.

- Dịch vụ bản tin nhắn phát quảng bá: cho phép bản tin nhắn gửi đến máy di

động trên một vùng địa lý nhất định.

Các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng GSM:

Hệ thống thông tin di động GSM cho phép chuyển vùng tự do của các thuê bao

trong khu vực Châu Âu, có nghĩa là một thuê bao có thể xâm nhập sang mạng của các

nƣớc khác khi di chuyển sang biên giới. Trạm di động GSM – MS (GSM Mobile

Station) phải có khả năng trao đổi thông tin ở bất cứ nơi nào phủ sóng quốc tế.

1.3.3. Cấu trúc địa lý của mạng GSM

Mỗi một mạng điện thoại cần một cấu trúc nhất định, để định tuyến các cuộc gọi

đến tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao cần gọi. Trong mạng di động thì cấu

trúc này rất quan trọng do tính lƣu thông của các thuê bao trong mạng. Trong hệ thống

GSM thì cấu trúc có thể đƣợc chia thành các phân vùng sau:

Hình 1.4. Phân vùng cấu trúc địa lý mạng GSM

Vùng phục vụ PLMN (Public Lan Mobile Network):

Vùng phục vụ GSM là toàn bộ vùng phục vụ do sự kết hợp của các quốc gia

thành viên nên những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau có

thể sử dụng đƣợc nhiều nơi trên thế giới.



Phân cấp theo vùng phục vụ PLMN, có thể là một hay nhiều vùng trong một

quốc gia tùy theo kích thƣớc của vùng phục vụ.

Vùng phục vụ MSC (Mobile Switching Service Center)

Vùng phục vụ MSC là một phần của mạng đƣợc một MSC quản lý, để định tuyến

một cuộc gọi đến một thuê bao di động. Mọi thông tin để định tuyến đến thuê bao di

động hiện đang trong vùng phục vụ của MSC đƣợc lƣu giữ trong bộ ghi định vị tạm

trú VLR. Một vùng mạng GSM/PLMN đƣợc chia thành một hay nhiều vùng phục vụ

MSC/VLR.

Vùng định vị LA (Location Area):

Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR đƣợc chia thành một số vùng định vị LA. Vùng

định vị là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR, khi có cuộc gọi đến, hệ thống sẽ

phát quảng bá một thông báo tìm thuê bao cần gọi. Vùng định vị LA đƣợc hệ thống sử

dụng để tìm một thuê bao đang ở trạng thái hoạt động.

Ô (cell):

Vùng định vị đƣợc chia thành một số ô. Ô là đơn vị nhỏ nhất của mạng, là một

vùng bao phủ vô tuyến đƣợc mạng nhận dạng bằng chỉ số nhận dạng ô toàn cầu CGI

(Cell Global Identity). Mỗi ô đƣợc quản lý bởi một trạm vô tuyến gốc BTS.

1.3.4. Cấu trúc mạng GSM

Hệ thống GSM có thể chia thành nhiều hệ thống con.

Hệ thống con chuyển mạch SS (Switching Subsystem), hệ thống con trạm gốc

BSS (Base Station Subsystem), hệ thống khai thác và bảo dƣỡng mạng OMC

(Operations & Maintenance Center).

Hình 1.5. Mô hình hệ thống GSM



Chú thích:

- SS: Hệ thống chuyển mạch

- AUC: Trung tâm nhận thực

- VLR: Bộ định vị tạm trú

- HLR: Bộ định vị thƣờng trú

- EIR: Thanh ghi nhận dạng thiết bị

- MSC: Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động (tổng đài vô tuyến)

- BSS: Hệ thống trạm gốc

- BTS: Trạm thu phát gốc

- BSC: Hệ thống điều khiển trạm gốc

- MS: Trạm di động

- OMC: Trung tâm khai thác và bảo dƣỡng

- ISDN: Mạng liên kết đa dịch vụ

- PSPDN: Mạng chuyển mạch công cộng theo gói

- PSTN: Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng

- PLMN: Mạng di động công cộng mặt đất

Cấu trúc mạng di động số GSM theo khuyến nghị của GSM thì mạng GSM đƣợc

chia thành chuyển mạch (SS) và hệ thống trạm gốc BSS. Mỗi một hệ thống chứa một

số khối chức năng và các khối này đƣợc thực hiện ở các phần cứng khác nhau.

1.3.5. Các thành phần chức năng trong hệ thống

Mạng thông tin di động công cộng mặt đất PLMN (Public Land Mobile

Network) theo chuẩn GSM đƣợc chia thành 4 phân hệ chính: phân hệ trạm gốc BSS

(Base Station Subsystem), phân hệ chuyển mạch SS (Switching Subsystem), trạm di

động MS (Mobile Station), phân hệ khai thác và hỗ trợ (Operation and Support

Subsystem).

1.3.5.1. Hệ thống trạm gốc BSS (Base Station Subsystem)

Hệ thống BSS đƣợc chia thành hai khối chức năng chính: Trạm thu phát gốc BTS

(Base Transceiver Station) và bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controller),

ngoài ra còn có các khối thích ứng tốc độ chuyển đổi mã TRAU (Transcoder Rate

Adaptor Unit).



Phân hệ trạm gốc BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động MS bằng thiết bị

BTS thông qua giao diện vô tuyến. Mặt khác BSS thực hiện giao diện với các tổng đài

ở phân hệ chuyển mạch SS. BSS thực hiện giao diện với tổng đài và nhờ vậy kết nối

những ngƣời sử dụng các trạm di động với những ngƣời sử dụng viễn thông khác. BSS

cũng phải đƣợc điều khiển, do đó nó đƣợc đấu nối với các phân hệ điều hành và bảo

dƣỡng OSS.

Hình 1.6. Cấu trúc của trạm gốc BSS.

Trạm thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station).

BST thực hiện chức năng vô tuyến trực tiếp đến các thuê bao di động MS thông

qua giao diện vô tuyến. BTS bao gồm các thiết bị thu, phát, anten và các khối xử lý tín

hiệu. BTS đƣợc coi là một module vô tuyến phức tạp thực hiện các chức năng sau:

- Quản lý lớp vật lý truyền dẫn vô tuyến.

- Quản lý giao thức liên kết số liệu giữa MS với BSC.

- Vận hành và bảo dƣỡng trạm BTS.

- Cung cấp các thiết bị truyền dẫn và ghép kênh nối trên giao tiếp.

- Mã hóa và giải mã.

- Điều chế và giải điều chế.

Bộ phận quan trọng nhất trong BTS chính là bộ chuyển đổi mã và phối hợp tốc

độ TRAU (Transcoding and Rate Adapter Unit). TRAU thực hiện chuyển đổi tín hiệu

thoại thành luồng tốc độ số 64kbit/s để truyền từ BCS đến MSC. TRAU tiếp nhận các

khung số liệu 16kbit/s từ giao diện Abis giữa BSC đến MSC, và nó định dạng lại

thông tin của mỗi luồng số liệu thành dạng A-TRAU để truyền đi trên giao diện giữa

BSC và MSC. TRAU thƣờng đƣợc đặt cùng vị trí với BSC.



Hình 1.7. Vị trí và chức năng của TRAU.

Trung tâm điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controller).

BSC là khối chức năng điều khiển, giám sát các BTS và các liên lạc vô tuyến

trong hệ thống. BSC điều khiển công suất, quản lý giao diện vô tuyến thông qua các

lệnh điều khiển của BTS và MS.

Vai trò chủ yếu của BSC là quản lý các kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao.

Một BSC quản lý hàng chục BTS tạo thành một trạm gốc. Một tập hợp các trạm gốc

gọi là phân hệ trạm gốc. Giao diện Abis đƣợc quy định bởi BSC và MSC. Sau đó, giao

diện Abis cũng đƣợc quy định giữa BSC và BTS.

Các chức năng chính của BSC.

Quản lý mạng vô tuyến

Việc quản mạng vô tuyến chính là quản lý các cell và các kênh logic của chúng.

Các số liệu quản lý điều đƣợc đƣa về BSC để đo đạt và xử lý, ví dụ nhƣ lƣu lƣợng

thông tin ở một cell, môi trƣờng vô tuyến, số lƣợng cuộc gọi bị mất, các lần chuyển

giao thành công, thất bại …

Quản lý trạm vô tuyến gốc BTS

Trƣớc khi đƣa vào khai thác thì BSC lập cấu hình của BTS (số máy thu/ phát

TRX, tần số cho mỗi trạm …). Nhờ đó mà BSC có sẵn một tập các kênh vô tuyến

giành cho điều khiển và nối thông cuộc gọi.

Điều khiển thông tin cuộc gọi

BSC chịu trách nhiệm thiết lập và giải phóng các đầu nối tới máy di động MS.

Trong quá trình gọi, sự đấu nối đƣợc BSC giám sát. Cƣờng độ tín hiệu, chất lƣợng các

cuộc đấu nối đƣợc ở máy di động và TRX gửi đến BSC. Dựa vào đó mà BSC sẽ quyết

định công suất phát tốt nhất của MS và TRX để giảm nhiễu và tăng chất lƣợng cuộc

đấu nối. BSC còn điều khiển quá trình chuyển giao nhờ các kết quả đo kể trên để quyết

định chuyển giao MS sang các Cell khác, nhằm đạt đƣợc chất lƣợng cuộc gọi tốt hơn.



Trong trƣờng hợp chuyển giao sang Cell của một BSC khác thì nó phải nhờ sự trợ giúp

của MSC. Ngoài ra, BSC còn có thể điều khiển chuyển giao giữa các kênh trong một

Cell hoặc từ Cell này sang kênh của Cell khác khi Cell này bị ngẽn hoặc nhiễu.

Quản lý truyền dẫn

BSC có chức năng quản lý cấu hình các đƣờng truyền dẫn tới MSC và BTS để

đảm bảo chất lƣợng thông tin. Trong trƣờng hợp có sự cố một tuyến nào đó thì nó sẽ

tự động điều khiển tới một tuyến dự phòng.

1.3.5.2. Phân hệ chuyển mạch SS (Switching Subsystem)

Phân hệ chuyển mạch SS bao gồm các chức năng chính của mạng GSM cũng

nhƣ các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động của thuê bao.

Chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những ngƣời sử dụng mạng

GSM với nhau và với mạng khác.

Phân hệ chuyển mạch bao gồm các chức năng sau:

- Trung tâm chuyển mạch di động MSC.

- Thanh ghi định vị thƣờng trú HLR.

- Thanh ghi định vị tạm trú VLR.

- Trung tâm nhận thực AUC.

- Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR.

Trung tâm chuyển mạch di động MSC (Mobile Sevice Switch Center)

Ở phân hệ chuyển mạch SS, chức năng chuyển mạch chính đƣợc MSC thực hiện.

Tổng đài di động MSC (Module Service Switch Center) thƣờng là một tổng đài di

động lớn điều khiển và quản lý một số các bộ điều khiển trạm gốc BSC. MSC thực

hiện các chức năng chuyển mạch chính, vì vậy nhiệm vụ chính của MSC là tạo kết nối

và xử lý cuộc gọi đến những thuê bao của GSM, ngoài ra MSC giao tiếp với phân hệ

BSS và giao tiếp với mạng ngoài qua tổng đài cổng GMSC (Gateway Mobile

Switching Center). Để kết nối MSC với một số mạng khác, cần phải thích ứng các đặc

điểm truyền dẫn của GSM với các mạng này. Tổng đài có một giao diện với các mạng

bên ngoài và mạng GSM. Về mặt kinh tế, không phải bao giờ tổng đài cũng đứng

riêng mà thƣờng đƣợc kết hợp với MSC.

Chức năng chính của tổng đài MSC:

- Xử lý cuộc gọi (Call Processing).



- Điều khiển chuyển giao (Handover Control).

- Quản lý di động (Mobilelity Management).

- Tƣơng tác mạng IWF (Interworking Function) qua GMSC

Hình 1.8. Chức năng xử lý cuộc gọi của MSC.

- (1): Khi thuê bao chủ gọi quay số thuê bao di động bị gọi, số mạng dịch vụ số

liên kết của thuê bao di động, sẽ có hai trƣờng hợp sảy ra:

- (1a): Nếu cuộc gọi khởi đầu từ mạng cố định PSTN thì tổng đài sau khi phân

tích số thuê bao sẽ biết đây là cuộc gọi cho một thuê bao di động. Cuộc gọi sẽ đƣợc

định tuyến tới tổng đài cổng GMSC gần nhất.

- (1b): Nếu cuộc gọi khởi đầu từ trạm di động, MSC phụ trách ô mà trạm di

động trực thuộc sẽ nhận đƣợc bản tin thiết lập cuộc gọi từ MS thông qua BTS có chứa

số thoại của thuê bao di động bị gọi.

- (2): MSC (hay GMSC) sẽ phân tích số MSISDN (The Mobile Station ISDN)

của thuê bao bị gọi để tìm ra HLR nơi MS đăng kí.

- (3): MSC (hay GMSC) sẽ rời khỏi HLR thông tin để có thể định tuyến đến

MSC/VLR quản lý MS.

- (4): HLR sẽ trả lời, khi đó MSC (hay GMSC) này có thể định tuyến lại cuộc

gọi đến MSC cần thiết. Khi cuộc gọi đến MSC này, VLR sẽ biết chi tiết hơn về vị trí

của MS. Vậy có thể nối thông một cuộc gọi ở mạng GSM, đó là chức năng xử lý cuộc

gọi của MSC.

Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyền

dẫn của mạng GSM với các mạng này. Các thích ứng đó đƣợc gọi là chức năng tƣơng

tác IWF (Internet Working Function). IWF bao gồm một thiết bị để thích ứng giao

thức và truyền dẫn. IWF có thể thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có thể ở

thiết bị riêng, ở trƣờng hợp giao tiếp giữa MSC và IWF đƣợc để mở.



Bộ đăng kí định vị thƣờng trú HLR (Home Location Register).

Trong GSM, mỗi hoạt động đều đƣợc lƣu giữ số liệu cùng những thông tin về tất

cả các thuê bao. Dữ liệu đƣợc lƣu trữ trên một hay nhiều HLR.

HLR chứa thông tin về thuê bao nhƣ: dịch vụ mà thuê bao lựa chọn và các thông

sốnhận thực. Bất kể MS ở đâu, HLR đều lƣu giữ thông tin về MS, kể cả vị trí hiện thời

củaMS. Ngoài ra, HLR sẽ nhận dạng thông tin do AUC cung cấp. HLR kết nối với

các MSCvà VLR thông qua giao thức GSM MAP.

Bộ định vị tạm trú VLR (Visitor Loacation Register).

Là một cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất cả các MS hiện đang ở vùng phục vụ

của MSC. Mỗi MSC có một VLR, thƣờng thiết kế VLR ngay trong MSC.

Khi MS lƣu động vào một vùng MSC mới, VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầu số

liệu về MS từ HLR. Đồng thời, HLR sẽ đƣợc thông báo MS đang ở vùng MSC nào.

Các số liệu về thuê bao trong VLR chính xác hơn số liệu tƣơng ứng trong HLR. Nếu

sau đó MS muốn thực hiện một cuộc gọi, VLR sẽ có tất cả các thông tin cần thiết để

thiết lập một cuộc gọi mà không cần hỏi HLR. Khi MS tắt máy hay rời khỏi vùng phục

vụ của MSC thì các số liệu liên quan tới nó cũng hết giá trị.

Chức năng của VLR đƣợc liên kết với chức năng MSC. MSC/VLR thực hiện

chuyển mạch các cuộc gọi và trạm nên điểm điều khiển để cập nhật vị trí và chuyển

giao MSC chủ yếu chịu trách nhiệm cho thiết lập, điều khiển cuộc gọi và tính cƣớc.

Tổng đài GMSC (Gateway MSC)

Tất cả các cuộc gọi vào cho mạng GSM/PLMN sẽ đƣợc định tuyến cho tổng đài

vô tuyến cổng Gateway-MSC.

Nếu một thuê bao ở mạng cố định PSTN muốn thực hiện một cuộc gọi đến một

thuê bao di động của mạng GSM/PLMN, tổng đài tại PSTN sẽ kết nối cuộc gọi này

đến MSC có trang bị một chức năng đƣợc gọi là chức năng cổng. MSC này gọi là

MSC cổng và nó có thể là một MSC bất kỳ ở mạng GSM. G-MSC phải tìm ra vị trí

của MS cần tìm bằng cách hỏi HLR nơi MS đăng ký. HLR sẽ trả lời và MSC này có

thể định tuyến lại cuộc gọi đến MSC cần thiết. Khi cuộc gọi đến MSC này, VLR sẽ

biết chi tiết hơn về vị trí của MS. Nhƣ vậy có thể nối thông một cuộc gọi ở mạng

GSM. Nhƣ vậy, G-MSC có chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi.



Trung tâm nhận thực AUC (Authentication Center).

Đƣợc nối đến HLR, chức năng của AUC là cung cấp cho HLR các tần số nhận

thực và các khoá mật mã để sử dụng cho bảo mật. Đƣờng vô tuyến cũng đƣợc AUC

cung cấp mã bảo mật để chống nghe trộm, mã này đƣợc thay đổi riêng biệt cho từng

thuê bao. Cơ sở dữ liệu của AUC còn ghi nhiều thông tin cần thiết khác khi thuê bao

đăng ký nhập mạng và đƣợc sử dụng để kiểm tra khi thuê bao yêu cầu cung cấp dịch

vụ, tránh việc truy nhập mạng một cách trái phép.

Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identity Register)

Để kiểm tra thiết bị di động, EIR sẽ kết nối với MSC qua một đƣờng báo hiệu,

cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị ME thông qua số liệu nhận dạng di động

quốc tế IMEI (International Mobile Equiptment Indentity) và chứa các số liệu về phần

cứng của thiết bị. ME thuộc một trong ba danh sách sau:

- ME thuộc danh sách trắng (White list): đƣợc quyền truy nhập và sử dụng các

dịch vụ đã đăng ký.

- ME thuộc danh sách xám (Gray list): có nghi vấn và cần kiểm tra.

- ME thuộc danh sách đen (Black list): cấm không cho truy nhập mạng.

1.3.5.3. Trạm di động MS (Mobile Station)

Trạm di động MS là đầu cuối di động, MS có thể là: máy cầm tay, máy xách tay

hay máy đặt trên ô tô. Ngoài việc chứa các chức năng vô tuyến chung và xử lý cho

giao diện vô tuyến, MS còn phải cung cấp các giao diện với ngƣời sử dụng nhƣ: micro,

loa, màn hình hiển thị, bàn phím để quản lý cuộc gọi, hoặc giao diện với các thiết bị

khác nhƣ: giao diện với máy tính các nhân, FAX ….

Trạm di động MS bao gồm thiết bị trạm di động ME (Mobile Equipment) và một

khối module nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identity Module).

ME (Mobile Equipment)

- Trên xe: lắp đặt trong xe, anten ngoài xe.

- Xách tay: anten không liền tổ hợp cầm tay.

- Cầm tay: anten liền với tổ hợp cầm tay, máy cầm tay nằm gọn trong lòng bàn

tay.

Module nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Indentity Module)

Là một card điện tử cắm vào ME để nhận dạng thuê bao và các loại dịch vụ mà



thuê bao đăng ký. Nhà cung cấp dịch vụ di động bán SIM cho thuê bao đăng ký.

Chức năng chính của MS:

- Thiết bị đầu cuối: thực hiện các dịch vụ ngƣời sử dụng (thoại, fax, số liệu).

- Kết cuối trạm di động: thực hiện chức năng liên quan đến truyền dẫn ở giao

diện vô tuyến và mạng.

- Bộ thích ứng đầu cuối: liên kết thiết bị đầu cuối với kết cuối di động. Khi lắp

đặt các thiết bị đầu cuối tuân theo tiêu chuẩn ISDN, thiết bị đầu cuối có giao diện với

module.

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

Hệ thống OSS đƣợc kết nối với tất cả các thiết bị ở hệ thống chuyển mạch và nối

đến BSC. OSS thực hiện 3 chức năng chính:

- Khai thác và bảo dƣỡng mạng.

- Quản lý thuê bao và tính cƣớc.

- Quản lý thiết bị di động.

1.4. GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO VÀ CÁC LINH KIỆN ĐƢỢC SỬ DỤNG

TRONG MẠCH

1.4.1. Giới thiệu về Arduino

Arduino là một board mạch vi điều khiển do một nhóm giáo sƣ và sinh viên Ý

thiết kế và đƣa ra đầu tiên vào năm 2005. Mạch Arduino đƣợc sử dụng để cảm nhận và

điều khiển nhiều đối tƣợng khác nhau. Nó có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ từ lấy tín

hiệu từ cảm biến đến điều khiển đèn, động cơ, và nhiều đối tƣợng khác. Ngoài ra mạch

còn có khả năng liên kết với nhiều module khác nhau nhƣ module đọc thẻ từ, ethernet

shield, sim900A, … để tăng khả năng ứng dụng của mạch.

Arduino sử dụng ngôn ngữ lập trình C++ đƣợc điều khiển biên dịch bởi Arduino

IDE và các trình biên dịch đi kèm.

Khả năng kết nối

Arduino có thể hoạt động hoàn toàn độc lập hoặc các Arduino có thể kết nối với

nhau.

Hệ thống cảm biến đa dạng về chủng loại (đo đạc nhiệt độ, độ ẩm, gia tốc, vận

tốc, cƣờng độ ánh sáng, màu sắc vật thể, lƣu lƣợng nƣớc, phát hiện chuyển động, phát

hiện kim loại, khí độc, …).



Ứng dụng của Arduino trong đời sống

Làm robot.

Máy bay không ngƣời lái.

Máy in 3D.

Điều khiển đèn tín hiệu giao thông.

Điều khiển các thiết bị cảm biến ánh sáng, âm thanh,... .

Một số loại board Arduino thông dụng hiện nay

Hình 1.9. Một số loại Arduino thông dụng hiện nay.

1.4.1.1. Board Arduino UNO R3

Hiện phần cứng của Arduino có tất cả 6 phiên bản, các phiên bản thƣờng đƣợc sử

dụng nhiều nhất là Arduino Uno và Arduino Mega. Trong đó Arduino Uno đƣợc sử

dụng rất rộng rãi trên thế giới.

Hình 1.10. Board Arduino UNO thực tế.



Thông số kỹ thuật của Arduino UNO R3

Bảng 1.3. Một số thông số kỹ thuật của board Arduino UNO R3

Chip điều khiển chính Atmega328P

Chip nạp và giao tiếp UART Atmega16U2

Điện áp hoạt động 5V-DC (chỉ đƣợc cấp qua USB)

Tần số hoạt động 16 MHz

Dòng tiêu thụ 30 mA

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 30 mA

Dòng ra tối đa (5V) 500 mA

Dòng ra tối đa (3.3V) 50 mA

Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi

boarotloade

SRAM 2 KB (ATmega328

EEPROM 1 KB (ATmega328)

Phần cứng của board Arduino UNO R3

Hình 1.11. Phần cứng của board Arduino UNO.



1. Cáp USB

Đây là dây cáp thƣờng đƣợc bán kèm theo board, dây cáp dùng để cắm vào máy

tính để nạp chƣơng trình cho board và dây đồng thời cũng lấy nguồn từ nguồn usb của

máy tính để cho board hoạt động. Ngoài ra cáp USB còn đƣợc dùng để truyền dữ liệu

từ board Arduino lên máy tính. Dây cáp có 2 đầu, đầu 1a đƣợc dùng để cắm vào cổng

USB trên board Arduino, đầu 1b dùng để cắm vào cổng USB trên máy tính.

2. IC Atmega 16U2

IC này đƣợc lập trình nhƣ một bộ chuyển đổi USB –to-Serial dùng để giao tiếp

với máy tính thông qua giao thức Serial (dùng cổng COM).

3. Cổng nguồn ngoài

Cổng nguồn ngoài nhằm sử dụng nguồn điện bên ngoài nhƣ pin, bình acquy hay

các adapter cho board Arduino hoạt động. Nguồn điện cấp vào cổng này là nguồn DC

có hiệu điện thế từ 6V đến 20V, tuy nhiên hiệu điện thế tốt nhất mà nhà sản xuất

khuyên dùng là từ 7 đến 12V.

4. Cổng USB

Cổng USB trên board Arduino dùng để kết nối với cáp USB.

5. Nút reset

Nút reset đƣợc sử dụng để reset lại chƣơng trình đang chạy. Đôi khi chƣơng trình

chạy gặp lỗi, ngƣời dùng có thể reset lại chƣơng trình.

6. ICSP của ATmega 16U2

ICSP là chữ viết tắt của In-Circuit Serial Programming. Đây là các chân giao tiếp

SPI của chip Atmega 16U2. Các chân này thƣờng ít đƣợc sử trong các dự án về

Arduino.

7. Chân xuất tín hiệu ra

Có tất cả 14 chân xuất tín hiệu ra trong Arduino Uno, những chân có dấu ~ là

những chân có thể băm xung (PWM), tức có thể điều khiển tốc độ động cơ hoặc độ

sáng của đèn.

8. IC ATmega 328

IC Atmega 328 là linh hồn của board mạch Arduino Uno, IC này đƣợc sử dụng

trong việc thu thập dữ liệu từ cảm biến, xử lý dữ liệu, xuất tín hiệu ra, …



9. Chân ICSP của ATmega 328

Các chân ICSP của ATmega 328 đƣợc sử dụng cho các giao tiếp SPI (Serial

Peripheral Interface), một số ứng dụng của Arduino có sử dụng chân này, ví dụ nhƣ sử

dụng module RFID RC522 với Arduino hay Ethernet Shield với Arduino.

10. Chân lấy tín hiệu Analog

Các chân này lấy tín hiệu Analog (tín hiệu tƣơng tự) từ cảm biến để IC Atmega

328 xử lý. Có tất cả 6 chân lấy tín hiệu Analog, từ A0 đến A5.

11. Chân cấp nguồn cho cảm biến

Các chân này dùng để cấp nguồn cho các thiết bị bên ngoài nhƣ role, cảm biến,

RC servo,…trên khu vực này có sẵn các chân GND (chân nối đất, chân âm), chân 5V,

chân 3.3V nhƣ đƣợc thể hiện ở hình 1.10. Nhờ những chân này mà ngƣời sử dụng

không cần thiết bị biến đổi điện khi cấp nguồn cho cảm biến, relay, rc servo,…Ngoài

ra trên khu vực này còn có chân Vin và chân reset, chân IOREF. Tuy nhiên các chân

này thƣờng ít đƣợc sử dụng.

12. Các linh kiện khác trên board Arduino Uno

Ngoài các linh kiện đã liệt kê bên trên, Arduino Uno còn 1 số linh kiện đáng chú

ý khác. Trên board có tất cả 4 đèn led, bao gồm 1 led nguồn (led ON nhằm cho biết

board đã đƣợc cấp nguồn), 2 led Tx và Rx, 1 led L. Các led Tx và Rx sẽ nhấp nháy khi

có dữ liệu truyền từ board lên máy tính hoặc ngƣợc lại thông qua cổng USB. Led L

đƣợc kết nối với chân số 13. Led này đƣợc gọi là led on board (tức led trên board), led

này giúp ngƣời dùng có thể thực hành các bài đơn giản mà không cần dùng thêm led

ngoài.

Trong 14 chân ra của board còn có 2 chân 0 và 1 có thể truyền nhận dữ liệu nối

tiếp TTL. Có một số ứng dụng cần dùng đến tính năng này, ví dụ nhƣ ứng dụng điều

khiển mạch Arduino Uno qua điện thoại sử dụng bluetooth HC05.



Hình 1.12. Tham khảo thêm chức năng các chân của Arduino UNO R3.

Phần mềm lập trình Arduino IDE (Integrated Development

Environment)

Arduino IDE là môi trƣờng phát triển tích hợp mã nguồn mở, cho phép ngƣời

dùng dễ dàng viết code và tải nó lên bo mạch. Môi trƣờng phát triển đƣợc viết bằng

Java dựa trên ngôn ngữ lập trình xử lý và phần mềm mã nguồn mở khác. Phần mềm

này có thể đƣợc sử dụng với bất kỳ bo mạch Arduino nào.

Arduino IDE là một môi trƣờng phát triển tích hợp đa nền tảng, làm việc cùng

với một bộ điều khiển Arduino để viết, biên dịch và tải code lên bo mạch. Phần mềm

này cung cấp sự hỗ trợ cho một loạt các bo mạch Arduino nhƣ Arduino Uno, Nano,

Mega, Pro hay Pro Mini, .... Ngôn ngữ tổng quát cho Arduino C và C++, do đó phần

mềm phù hợp cho những lập trình viên đã quen thuộc với cả 2 ngôn ngữ này. Các tính

năng nhƣ làm nổi bật cú pháp, thụt đầu dòng tự động, ...làm cho nó trở thành một sự

thay thế hiện đại cho các IDE khác. Arduino IDE có thƣ viện code mẫu quá phong

phú, viết chƣơng trình trên Arduino IDE khá dễ dàng cộng thêm OpenSource viết

riêng cho Arduino thì ngày càng nhiều.



Hình 1.13. Phần mềm lập trình Arduino IDE.

Các chƣơng trình Arduino đƣợc viết bằng C hoặc C++. Arduino IDE đi kèm với

một thƣ viện phần mềm đƣợc gọi là "Wiring", từ project Wiring gốc, có thể giúp các

thao tác input/output đƣợc dễ dàng hơn. Ngƣời dùng chỉ cần định nghĩa 2 hàm để tạo

ra một chƣơng trình vòng thực thi (cyclic executive) có thể chạy đƣợc:

Setup (): hàm này chạy mỗi khi khởi động một chƣơng trình, dùng để thiết lập

các cài đặt.

Loop (): hàm này đƣợc gọi lặp lại cho đến khi tắt nguồn board mạch.

Về giao diện.

Giao diện làm việc của Arduino IDE gồm 3 vùng chính:

- Vùng lệnh.

- Vùng viết chƣơng trình.

- Vùng thông báo.

Hình 1.14. Giao diện phần mềm Arduino IDE.



Vùng lệnh.

Bao gồm các nút lệnh (File, Edit, Sketch, Tools, Help). Phía dƣới là các icon cho

phép sử dụng nhanh các chức năng thƣờng dùng của IDE đƣợc miêu tả nhƣ sau:

Hình 1.15. Vùng lệnh của phần mềm.

Vùng viết chƣơng trình.

Ta sẽ viết đoạn mã của mình ở đây. Tên chƣơng trình sẽ đƣợc hiển thị ngay dƣới

dãy của các icon.

Vùng thông báo (debug):

Những thông báo từ IDE sẽ đƣợc hiển thị tại đây. Để ý rằng góc dƣới cùng bên

phải hiển thị loại board Arduino và cổng COM đƣợc sử dụng. Luôn phải chú ý đến đến

mục này bởi nếu chọn sai loại Arduino hoặc cổng COM ta sẽ không thể upload đƣợc

code của mình.

1.4.1.2. Chuẩn truyền dữ liệu nối tiếp UART (Universal Asynchronous Reciver

Transmitter).

UART – là viết tắt của Universal Asynchronous Receiver – Transmitter có nghĩa

là truyền nhận dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ.

Đặc điểm: Truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ có 1 đƣờng phát dữ liệu (Tx) và 1

đƣờng nhận dữ liệu (Rx), do không có tín hiệu xung clock nên gọi là bất đồng bộ. Để

truyền đƣợc dữ liệu thì cả bên phát và bên nhận phải tự tạo xung clock có cùng tần số

và thƣờng đƣợc gọi là tốc độ baud, ví dụ nhƣ 2400 baud, 4800 baud, 9600 baud...

- Ƣu điểm: Đơn giản, hiệu quả tƣơng đối cao.

- Khuyết điểm: Do tồn tại các bit start và bit stop, khoảng trống dẫn đến thời

gian truyền chậm.



Quá trình truyền dữ liệu UART

Để bắt đầu cho việc truyền dữ liệu bằng UART, một START bit đƣợc gửi đi, sau

đó là các bit dữ liệu và kết thúc quá trình truyền là STOP bit.

Khi ở trạng thái chờ (idle) mức điện thế ở mức 1 (high). Khi bắt đầu truyền

START bit sẽ chuyển từ 1 xuống 0 để báo hiệu cho bộ nhận là quá trình truyền dữ liệu

sắp xảy ra. Sau START bit là đến các bit dữ liệu D0 - D7 (các bit này có thể ở mức

High hoặc Low tùy theo dữ liệu, theo hình ví dụ nhƣ trên byte dữ liệu là LSB –

11010010 – MSB). Sau khi truyền hết dữ liệu thì đến bit kiểm tra Parity. Cuối cùng là

STOP bit là 1 báo cho thiết bị rằng các bit đã đƣợc gửi xong.

Thiết bị nhận sẽ tiến hành kiểm tra khung truyền nhằm đảm báo tính đúng đắn

của dữ liệu.

Hình 1.16. Cấu trúc cơ bản của 1 frame dữ liệu.

1.4.2. Các linh kiện đƣợc sử dụng trong mạch

1.4.2.1. Module SIM800L

Module SIM800L có khả năng nhắn tin SMS, nghe, gọi, GPRS, ... nhƣ một điện

thoại nhƣng có kích thƣớc nhỏ nhất trong các loại module SIM (25 mm x 22 mm).

Điều khiển module sử dụng bộ tập lệnh AT dễ dàng, chân kết nối dùng rào đực thông

dụng (male hearder) chuẩn 100 mil.

Hình 1.17. Sơ đồ chân module SIM800L.



Thông số kỹ thuật

- Nguồn cấp: 3.7V đến 4.2V, có thể sử dụng với nguồn dòng thấp từ 500 mAh

trở lên (nhƣ cổng USB, nguồn từ board Arduino).

- Khe cắm sim: MICROSIM.

- Dòng khi ở chế độ chờ: 10 mA.

- Dòng khi hoạt động: 100 mA đến 1 A.

- Hỗ trợ 4 băng tần: GSM850MHz, EGSM900MHz, DSC1800MHz,

PCS1900MHz.

Chức năng các chân của module SIM800L

- Chân NET: lắp anten, có thể dùng anten đi kèm hoặc anten mở rộng.

- Chân VCC: chân nguồn dƣơng 4.2V.

- Chân GND: chân nguồn âm 0V.

- Chân RST: chân reset sử dụng khi khởi động lại module sim.

- Chân TXD: chân truyền UART TX.

- Chân RXD: chân nhận UART RX.

- Chân DTR: chân UART DTR.

- Chân RING: báo có cuộc gọi đến

- Chân SPKP, SPKN: ngõ ra âm thanh, kết nối với loa để phát âm thanh.

- Chân MICP, MICN: ngõ vào âm thanh, gắn thêm mirco để thu âm thanh.

Tập lệnh AT điều khiển cuộc gọi

Bảng 1.4. Tập lệnh AT điều khiển cuộc gọi.

Lệnh Mô tả

AT+CLIP=1<CR><LF> Hiển thị thông tin cuộc gọi đến.

ATD[số_điện_thoại];<CR><LF> Lệnh thực hiện cuộc gọi.

ATH<CR><LF> Lệnh thực hiện kết thúc cuộc gọi

hoặc cúp máy khi có cuộc gọi đến.

ATA<CR><LF> Lệnh thực hiện chấp nhân khi có

cuộc gọi đến.



Tập lệnh AT điều khiển tin nhắn

Bảng 1.5. Tập lệnh AT điều khiển tin nhắn

Lệnh Mô tả

AT+CMGF=1<CR><LF> Lệnh đƣa SMS về chế độ Text, phải có

dạng này mới gửi tin nhắn dạng Text.

AT+CMGS=“Số_điện_thoại”<CR><LF>

Đợi đến khi có kí tự “>” đƣợc gửi về thì

đánh nội dung tin nhắn.

Lệnh gửi tin nhắn.

AT+CMGR=x<CR><LF>

X là địa chỉ tin nhắn cần đọc.

Đọc một tin nhắn vừa gửi đến, lệnh đƣợc

trả về nội dung tin nhắn, thông tin ngƣời

gửi, thời gian gửi.

AT+CMGDA=“DEL ALL”<CR><LF> Xóa toàn bộ tin nhắn trong các hộp thƣ.

AT+CNMI=2,2<CR><LF> Hiển thị nội dung tin nhắn ngay khi có

tin nhắn đến.

Sau mỗi tập lệnh AT thƣờng thấy <CR><LF> thực chất nó là hai mã điều

khiển <CR>tƣơng ứng 0x0D (hexa), <LF> tƣơng ứng 0x0A (hexa).

1.4.2.2. Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK.

Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK sử dụng ánh sáng hồng ngoại để xác

định vật cản phía trƣớc cảm biến, cảm biến phát ra tia hồng ngoại với dải tần số

chuyên biệt cho khả năng chống nhiễu tốt kể cả ở điều kiện ánh sáng ngoài trời.

Hình 1.18. Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK.



Thông số kỹ thuật

Nguồn điện cung cấp: 5VDC.

Khoảng cách phát hiện: 3 - 80cm.

Dòng kích ngõ ra: 300mA.

Ngõ ra dạng NPN cực thu hở giúp tùy biến đƣợc điện áp ngõ ra, trở treo lên áp

bao nhiêu sẽ tạo thành điện áp ngõ ra bấy nhiêu.

Có led hiển thị ngõ ra màu đỏ.

Kích thƣớc: 1.8cm (D) x 7.0cm (L).

Sơ đồ nguyên lý

Hình 1.19. Sơ đồ nguyên lý cảm biến hồng ngoại E18-D80NK.

Nguyên lý hoạt động: Tia hồng ngoại phát ra một tần số nhất định, khi phát hiện

hƣớng truyền có vật cản (mặt phản xạ), phản xạ vào đèn thu hồng ngoại, sau khi so

sánh đèn màu xanh sẽ sáng lên, đống thời một tín hiệu số đƣợc đƣa đến đầu ra (một tín

hiệu bậc thấp).

Khoảng cách làm việc hiệu quả từ 20 đến 150 cm, điện áp làm việc là 3.3V đến

5V. Độ nhạy sáng của cảm biến đƣợc điều chỉnh bằng chiếc áp, cảm biến dễ lắp ráp dễ

sử dụng.

1.4.2.3. Module relay 1 kênh 5V.

Module Relay 1 kênh 5V gồm 1 relay điện áp hoạt động ở mức 5VDC, đầu ra

điều khiển hiệu điện tối đa ở mức 250V 10A đối với điện áp xoay chiều AC và 30V

với điện áp 1 chiều DC.



Hình 1.20. Module relay 1 kênh 5V.

Module relay 1 kênh nhỏ gọn chuyên nghiệp, khả năng chống nhiễu tốt và khả

năng cách điện tốt. Trong module đã có sẵn mạch kích relay sử dụng IC cách ly quang

và transistor giúp cách ly hoàn toàn mạch vi điều khiển với relay bảo đảm vi điều

khiển hoạt động ổn định.

Mạch điều khiển relay 1 kênh này sử dụng chân kích mức cao (5V), khi có tín

hiệu 5V vào chân IN thì relay sẽ nhảy qua thƣờng Mở của Relay.

Thông số kỹ thuật.

- Điện áp tải tối đa: AC 250V-10A / DC 30V-10A.

- Điện áp điều khiển: 5VDC.

- Dòng kích relay: 5mA.

- Trạng thái kích: Mức cao.

- Kích thƣớc: 50*26*18.5 mm.

Chức năng các chân của module relay.

VCC: cấp hiệu điện thế tối ƣu vào chân này.

GND: nối với âm nguồn.

S: nối chân tín hiệu, tùy vào module relay mà làm nhiệm vụ khác nhau.

COM: nối với một chân bất kỳ của thiết bị điện.

ON hoặc NO: nối với chân nóng nếu sử dụng nguồn điễnoay chiều và cực

dƣơng nếu sử dụng nguồn điện một chiều.

OFF hoặc NC: nối chân lạnh nếu sử dụng điện xoay chiều và cực âm nếu sử

dụng nguồn điện một chiều.



1.4.2.4. Màn hình LCD 16X2.

Hình 1.21. Màn hình LCD 16x2.

LCD 16x2 đƣợc sử dụng để hiển thị trạng thái hoặc các thông số.

- LCD 16x2 có 16 chân trong đó 8 chân dữ liệu (D0 – D7) và 3 chân điều khiển

(RS, RW, EN).

- 5 chân còn lại dùng để cấp nguồn và đèn nền cho LCD 16x2.

- Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD ở chế độ lệnh hoặc chế độ

dữ liệu chúng còn giúp ta cấu hình ở chế độ đọc hoặc ghi.

- LCD 16x2 còn có thể sử dụng ở chế độ 4 bit hoặc 8 bit tùy theo ứng dụng ta

đang làm.


- Điện áp hoạt động: 2.5 – 6v DC.

- Hỗ trợ màn hình: LCD1602, 1604, 2004 (driver HD44780).

- Giao tiếp: l2C.

- Địa chỉ mặt định: 0x27 (có thể điều chỉnh bằng ngắn mạch chân A0/A1/A2.

- Tích hợp jump chốt để cung cấp đèn cho LCD hoặt ngắn.

- Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh độ tƣơng phản cho LCD.

1.4.2.5. Chuẩn giao tiếp I2C.

I2C là tên viết tắt của cụm từ tiếng anh “Inter – Integrated Circuit”. Nó là một

giao thức giao tiếp đƣợc phát triển bởi Philips Semiconductors để truyền dữ liệu giữa

một bộ xử lý trung tâm với nhiều IC trên cùng một board mạch chỉ sử dụng hai đƣờng

truyền tín hiệu.



Đây là một giao thức giao tiếp nối tiếp đồng bộ. Nó có nghĩa là các bit dữ liệu

đƣợc truyền từng bit một theo các khoảng thời gian đều đặn đƣợc thiết lập bởi một tín

hiệu đồng hồ tham chiếu.

Dữ liệu đƣợc truyền giữa thiết bị Master và các thiết bị Slave thông qua một

đƣờng dữ liệu SDA duy nhất, thông qua các chuỗi có cấu trúc gồm các số 0 và 1 (bit).

Mỗi chuỗi số 0 và 1 đƣợc gọi là giao dịch (transaction) và dữ liệu trong mỗi giao dịch

có cấu trúc nhƣ sau:

Hình 1.22. Cấu trúc trong mỗi giao dịch (transcaction).

Điều kiện bắt đầu (Start Condition).

Bất cứ khi nào một thiết bị chủ / IC quyết định bắt đầu một giao dịch, nó sẽ

chuyển mạch SDA từ mức điện áp cao xuống mức điện áp thấp trƣớc khi đƣờng SCL

chuyển từ cao xuống thấp.

Khi điều kiện bắt đầu đƣợc gởi bởi thiết bị Master, tất cả các thiết bị Slave đều

hoạt động ngay cả khi chúng ở chế độ ngủ và đợi bit địa chỉ.

Hình 1.23. Điều kiện bắt đầu.

Khối địa chỉ

Nó bao gồm 7 bit và đƣợc lấp đầy với địa chỉ của thiết bị Slave đến từ đó thiết bị

Master cần gửi / nhận dữ liệu. Tất cả các thiết bị Slave trên bus I2C so sánh các bit địa

chỉ này với địa chỉ của chúng.



Bit Read / Write

Bit này xác định hƣớng truyền dữ liệu. Nếu thiết bị Master / IC cần gửi dữ liệu

đến

thiết bị Slave, bit này đƣợc thiết lập là „0‟. Nếu IC / Master cần nhận dữ liệu từ thiết bị

Slave, bit này đƣợc thiết lập là „1‟.

Bit ACK / NACK

ACK / NACK là viết tắt của Acknowledged/Not-Acknowledged. Nếu địa chỉ vật

lý của bất kỳ thiết bị Slave nào trùng với địa chỉ đƣợc thiết bị Master phát, giá trị của

bit này đƣợc set là „0‟ bởi thiết bị Slave. Ngƣợc lại, nó vẫn ở mức logic „1‟ (mặc định).

Khối dữ liệu

Nó bao gồm 8 bit và chúng đƣợc thiết lập bởi bên gửi, với các bit dữ liệu cần

truyền

tới bên nhận. Khối này đƣợc theo sau bởi một bit ACK / NACK và đƣợc set thành „0‟

bởi bên nhận nếu nó nhận thành công dữ liệu. Ngƣợc lại, nó vẫn ở mức logic „1‟.

Sự kết hợp của khối dữ liệu theo sau bởi bit ACK / NACK đƣợc lặp lại cho đến

quá trình truyền dữ liệu đƣợc hoàn tất.

Điều kiện kết thúc (Stop Condition)

Sau khi các khung dữ liệu cần thiết đƣợc truyền qua đƣờng SDA, thiết bị Master

chuyển đƣờng SDA từ mức điện áp thấp sang mức điện áp cao trƣớc khi đƣờng SCL

chuyển từ cao xuống thấp.

Hình 1.24. Điều kiện kết thúc.

Cách thức hoạt động.

- Thiết bị Master gửi điều kiện bắt đầu đến tất cả các thiết bị Slave.



- Thiết bị Master gửi 7 bit địa chỉ của thiết bị Slave mà thiết bị Master muốn

giao tiếp cùng với bit Read/Write.

Hình 1.25. Thiết bị Mater gửi điều kiện bắt đầu đến tất cả Slave.

Mỗi thiết bị Slave so sánh địa chỉ đƣợc gửi từ thiết bị Master đến địa chỉ riêng

của nó. Nếu địa chỉ trùng khớp, thiết bị Slave gửi về một bit ACK bằng cách kéo

đƣờng SDA xuống thấp và bit ACK / NACK đƣợc thiết lập là „0‟. Nếu địa chỉ từ thiết

bị Master không khớp với địa chỉ riêng của thiết bị Slave thì đƣờng SDA ở mức cao và

bit ACK / NACK sẽ ở mức „1‟ (mặc định).

Hình 1.26. Các Slave so sánh địa chỉ Master gửi đến.



Thiết bị Master gửi hoặc nhận khung dữ liệu. Nếu thiết bị Master muốn gửi dữ

liệu đến thiết bị Slave, bit Read / Write là mức điện áp thấp. Nếu thiết bị Master đang

nhận dữ liệu từ thiết bị Slave, bit này là mức điện áp cao.

Hình 1.27. Thiết bị Master gửi hoặc nhận khung dữ liệu.

Nếu khung dữ liệu đƣợc thiết bị Slave nhận đƣợc thành công, nó sẽ thiết lập bit

ACK / NACK thành „0‟, báo hiệu cho thiết bị Master tiếp tục.

Hình 1.28. Thiết bị Slave nhận thành công khung dữ liệu.



Sau khi tất cả dữ liệu đƣợc gửi đến thiết bị Slave, thiết bị Master gửi điều kiện

dừng để báo hiệu cho tất cả các thiết bị Slave biết rằng việc truyền dữ liệu đã kết thúc.

Hình 1.29. Thiết bị Master gửi điều kiện dừng, kết thúc truyền dữ liệu.

1.4.2.6. Còi buzzer.

Còi Buzzer 5VDC có tuổi thọ cao, hiệu suất ổn định, chất lƣợng tốt, đƣợc sản

xuất nhỏ gọn phù hợp thiết kế với các mạch còi buzzer nhỏ gọn, mạch báo động.

Hình 1.30. Còi báo buzzer.


- Nguồn: 3.5V - 5.5V.

- Dòng điện tiêu thụ: <25mA.

- Biên độ âm thanh: >80 dB.

- Nhiệt độ hoạt động: -20 °C đến +70 °C.

- Kích thƣớc: Đƣờng kính 12mm, cao 9,7mm.



1.4.2.7. Bóng đèn LED

Hình 1.31. Bóng đèn led buld.


- Kích thƣớc: 140 x 60 mm.

- Điện áp hoạt động: 220V – 240V.

- Công suất: 7 W.



CHƢƠNG II: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

2.1. PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG CHỐNG

TRỘM QUA ĐIỆN THOẠI

Trong đề tài này em thiết kế mạch cho mô hình hoạt động theo sơ đồ sau:

Hình 2.1. Sơ đồ làm việc của hệ thống báo trộm.

Sơ đồ của hệ thống chống trộm qua điện thoại gồm 3 phần:

Các sensor: cảm biến hồng ngoại.

Bộ xử lý trung tâm: Arduino UNO.

Các thiết bị cảnh báo: module sim, còi báo và bóng đèn.

Thiết bị hiển thị: LCD 16x2.

2.2. PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG CHỐNG

TRỘM QUA ĐIỆN THOẠI

Khi có phát hiện đột nhập, cảm biến hồng ngoại sẽ phát tín hiệu cảnh báo về bộ

xử lý trung tâm, bộ xử lý trung tâm sẽ phát tín hiệu cảnh báo đến các thiết bị cảnh báo.

Khi nhận đƣợc tín hiệu cảnh báo, còi báo sẽ hú lên và bóng đèn đƣợc bật sáng đồng

thời module sim sẽ nhắn tin, gọi điện đến chủ nhà. Chủ nhà có thể tắt thiết bị cảnh báo

bằng điện thoại.



CHƢƠNG III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.1. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG

Hình 3.1. Sơ đồ khối hệ thống

Chức năng các khối

- Khối nguồn: cung cấp nguồn một chiều 5v cho hệ thống hoạt động.

- Khối xử lý trung tâm: là khối quan trọng nhất, có chức năng nhận và xử lý tín

hiệu, sau đó xuất tín hiệu cảnh báo và điều khiển thiết bị.

- Khối cảm biến: phát hiện đột nhập và phát tín hiệu về trung tâm xử lý để đƣa

ra cảnh báo.

- Khối báo động từ xa: nhận tín hiệu từ trung tâm xử lý và quay số gọi điện đến

số điện thoại đã đƣợc cài sẵn để báo động.

- Khối báo động tại chỗ: lập tức đƣa ra cảnh báo khi nhận tín hiệu cảnh báo từ

khối xử lý trung tâm.

- Khối hiển thị: nhận tín hiệu từ khối xử lý trung tâm và xuất hiển thị tình trạng

của hệ thống.

3.2. NHIỆM VỤ TỪNG KHỐI

3.2.1. Khối nguồn

Mạch sử dụng nguồn adapter 5VDC cấp trực tiếp vào Arduino UNO R3, sau đó

từ Arduino cấp nguồn cho toàn hệ thống hoạt động.



Ngoài ra, ta có thể cấp nguồn bằng sạc nguồn adapter 5V vào jack trên Arduino

hoặc có thể cấp nguồn bằng dây cáp USB, cổng USB trên Arduino có thể kết nối với

máy tính để bàn hoặc máy tính xách tay.

Hình 3.2. Nguồn sạc adapter 5VDC.

3.2.2. Khối xử lý trung tâm

Hình 3.3. Khối xử lý trung tâm

Mạch sử dụng Arduino UNO R3 làm khối xử lý trung tâm. Arduino UNO R3

nhận và xử lý tín hiệu từ cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK, xuất hiển thị ra

LCD16X2 và cảnh báo theo chƣơng trình đã đƣợc cài đặt sẵn đến các module relay,

buzzer và module SIM800L, và nhận tín hiệu truyền đến từ điện thoại thông qua

module SIM để tắt thiết bị cảnh báo.



3.2.3. Khối cảm biến

Hình 3.4. Khối cảm biến

Sử dụng cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK, khi phát hiện có đột nhập

cảm biến sẽ phát tín hiệu cảnh báo về khối xử lý trung tâm để phát ra tín hiệu báo

động.

3.2.4. Khối báo động từ xa

Hình 3.5. Khối báo động từ xa

Sử dụng module SIM800L nhận tín hiệu cảnh báo từ khối xử lý trung tâm, quay

số gọi điện và nhắn tin đến số thuê bao đã đƣợc cài đặt sẵn để cảnh báo, và nhận tín

hiệu điều khiển từ số điện thoại chủ thuê bao và truyền tín hiệu lại khối xử lý trung

tâm để tắt thiết bị cảnh báo.



3.2.5. Khối báo động tại chỗ

Hình 3.6. Khối báo động tại chỗ

Sử dụng module relay 5VDC, buzzer, bóng đèn led buld và nguồn xoay chiều

220V cấp cho bóng đèn và nối với relay. khi có tín hiệu cảnh báo từ khối xử lý trung

tâm, module relay đƣợc kích bật đèn và đồng thời buzzer phát ra âm thanh để báo

động.

3.2.6. Khối hiển thị

Hình 3.7. Khối hiển thị



Sử dụng màn hình LCD 16x2 kết nối với khối xử lý trung tâm thông qua chuẩn

giao tiếp I2C để hiển thị trạng thái hoạt động của toàn hệ thống.

3.2.7. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống

Nguyên lý hoạt động của mạch.

Ta cấp một nguồn 5VDC thông qua Arduino để cấp cho toàn mạch hoạt động.

Sau khi đƣợc cấp nguồn cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK tạo ra một vùng

bảo vệ để phát hiện đột nhập. Màn hình LCD 16X2 hiển thị trạng thái hoạt động của

mạch. Module SIM800L, module relay và còi buzzer luôn trong trạng thái chờ.

Khi có đột nhập, cảm biến vật cản hồng ngoại sẽ phát tín hiệu cảnh báo về khối

xử lý trung tâm. Arduino sẽ phát tín hiệu cảnh báo đến buzzer để phát ra âm thanh lớn

báo động, đồng thời module relay kích bật đèn sáng để chủ nhà dễ dàng xác định vị trí

ngƣời đột nhập, đồng thời tín hiệu đƣợc đƣa đến module SIM800L để quay số gọi điện

và nhắn tin đến số thuê bao đƣợc cài đặt để báo động ở xa. Màn hình LCD xuất trạng

thái cảnh báo.

Sau khi giải quyết đƣợc vấn đề đột nhập, do đang là trạng thái báo động nên còi

báo động sẽ rất ồn, vì thế chủ thuê bao có thể nhắn tin “OFF” đến số điện thoại đƣợc



lắp trong module SIM800L để tắt buzzer và đèn. Màn hình LCD 16X2 xuất trạng thái

“turn of buzzer” sau đó trở lại trạng thái ban đầu.



CHƢƠNG IV: THI CÔNG HỆ THỐNG

4.1. THI CÔNG BOARD MẠCH

Hình 4.1. Mạch in của hệ thống.

Hình 4.2. Mạch PCB 3D lớp dưới.

Hình 4.3. Mạch PCB 3D lớp trên.



Sau khi in ra board đồng, cần kiểm tra các đƣờng giây có bị hở hay không? Khi

khoan lỗ để hàn chân linh kiện cũng phải dùng mũi khoan sao cho hợp lý với chân linh

kiện, điều này giúp linh kiện khi lắp vào mạch đƣợc chắc chắn, việc hàn linh kiện cũng

dễ dàng hơn.

4.2. DANH SÁCH LINH KIỆN ĐƢỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH

Bảng 4.1. Danh sách linh kiện được sử dụng trong mạch.

STT Tên linh kiện Số lƣợng

1 Nguồn adapter 5VDC 1

2 Board Arduino UNO R3 1

3 Module SIM800L 1

4 Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK 1

5 Module relay 1 kênh 5V 1

6 Bóng đèn led buld 1

7 Màn hình LCD 16x2 1

8 Chuẩn giao tiếp I2C 1

9 Còi báo buzzer 1

4.3. LẮP RÁP VÀ KIỂM TRA

Quy trình lắp ráp và kiểm tra mạch:

- Bƣớc 1: Rửa board đồng sạch sẽ bằng nƣớc rửa mạch sau khi ủi mạch, phủ

nhựa thông để tránh oxy hóa và tiến hành khoan lỗ.

- Bƣớc 2: Dùng đồng hồ chỉnh thang đo điện trở x1 để kiểm tra ngắn mạch xem

ngõ vào 5V thông với các cảm biến và module hay chƣa và GND có nối nhau chƣa.

- Bƣớc 3: Hàn các chân linh kiện và các hàng rào vào board mạch, tiến hành đo

đạt kiểm tra kết nối.

- Bƣớc 4: Nạp và chạy thử chƣơng trình.



Hình 4.4. Board mạch lớp dưới.

Hình 4.5. Board mạch lớp trên.



4.4. THI CÔNG MÔ HÌNH

Sau khi kiểm tra mạch hoạt động tốt ta tiên hành lắp ráp mô hình cho hệ thống.

Hình 4.6. Mô hình hệ thống khi chưa hoạt động.

Hình 4.7. Mô hình hệ thống gọi điện cảnh báo khi có đột nhập.



CHƢƠNG V: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC, NHẬN XÉT

VÀ ĐÁNH GIÁ

5.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC

Sau khi hoàn thành đồ án này, em đã nghiên cứu và tích lũy thêm nhiều hiểu biết,

kiến thức mới, tăng khả năng vận dụng lý thuyết vào thực tế, hiểu biết hơn về hệ thống

chống trộm, các tính năng của Arduino UNO R3, module SIM800L, cảm biến vật cản

hồng ngoại E18-D80NK, ….

5.2. NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ

Sau thời gian tìm hiểu, thiết kế và thi công đồ án với đề tài “Thiết kế và thi công

hệ thống chống trộm qua điện thoại” đã hoàn thiện.

Nhìn chung, mô hình hệ thống hoạt động tƣơng đối ổn định, có thể làm việc liên

tục, đạt đƣợc yêu cầu ban đầu đề ra.

Sản phẩm hoạt động phụ thuộc một phần vào mạng điện thoại. vùng phủ sóng

càng mạnh thì thiết bị hoạt động càng tốt.

Tuy nhiên, do hạn chế về kiến thức cũng nhƣ thời gian, nguồn tham khảo chủ yếu là

thông qua mạng internet nên đề tài còn có hạn chế:

- Hoạt động chƣa tốt ở vùng có sóng điện thoại yếu.

- Tính thẩm mỹ và độ chính xác chƣa cao.



KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN

Kết luận

Sau thời gian cố gắng và nổ lực tìm kiếm tài liệu cùng với sự tận tình hƣớng dẫn

của thầy TS. Nguyễn Vũ Anh Quang, đồ án đã hoàn thành đúng thời gian quy định và

theo yêu cầu đặt ra là cảnh báo khi có đột nhập.

Sau thời gian thực hiện đồ án em đã biết cách sử dụng, điều chỉnh các cảm biến,

module, Arduino.

Mô hình phần cứng đƣợc bố trí phù hợp, dễ dàng quan sát.

Vì mô hình nhỏ nên độ chính xác chƣa đƣợc cao.

Hƣớng phát triển

Do đề tài mới chỉ dừng lại ở việc thiết kế mô hình hệ thống nhỏ nên chƣa phản

ánh đƣợc hết những trƣờng hợp ngoài thực tế dễ xảy ra báo động giả. vì vậy để hệ

thống có thể phát triển hơn trong đời sống, em xin đề xuất một vài phƣơng án để cải

thiện đề tài:

- Sử dụng những cảm biến chuyên dụng có độ chính xác cao.

- Có thể dùng thêm camera vào hệ thống để chụp hình lại hiện trƣờng khi có đột

nhập, tránh trƣờng hợp báo động giả.

- Sử dụng nguồn dự phòng cho hệ thống.



TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Bkaii.com.vn “hệ thống thông tin di động toàn cầu mạng di động GSM”.

[2]. Esmarthome.net “TÀI LIỆU ĐÀO TẠO HỆ THỐNG BÁO ĐỘNG”.

[3]. HUỲNH MINH PHÚ (2015) “TỰ HỌC NHANH ARDUINO CHO NGƢỜI

MỚI BẮT ĐẦU”.

[4]. HUỲNH MINH PHÚ (2017) “Hƣớng dẫn sử dụng module sim800L” Lập trình

vi điều khiển, (221).

[5]. Tìm hiểu module sim800l (https://espace.edu.vn/module-arduino-va-thu-

vien/sim800l-module-gsm-nhan-tin-va-goi-dien-gia-re/ ).

https://espace.edu.vn/module-arduino-va-thu-vien/sim800l-module-gsm-nhan-tin-va-goi-dien-gia-re/

https://espace.edu.vn/module-arduino-va-thu-vien/sim800l-module-gsm-nhan-tin-va-goi-dien-gia-re/



PHỤ LỤC

Lƣu đồ thuật toán của hệ thống.

Code chƣơng trình hệ thống.

#include <Wire.h>

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

#include <Sim800l.h>

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial sim(10, 11);

int _timeout;

String _buffer;

#define relay 7

#define buzzer 8

#define ir 9



Sim800l Sim800l;

String textSms;

String number = "+84337572996";

uint8_t index1;

int demSms = 0;

//...........................................................

void setup() {

Serial.begin(9600);

_buffer.reserve(50);

sim.begin(9600);

Sim800l.begin();

lcd.init();

lcd.backlight();

pinMode(relay, OUTPUT);

digitalWrite(relay, LOW);

pinMode(buzzer, OUTPUT);

pinMode(ir, INPUT);

lcd.setCursor(5, 0);

lcd.print("WELCOME");

chaychu();

delay(1000);

lcd.clear();


lcd.print(" ANTI THEFT ");


lcd.print("Status:");

Sim800l.delAllSms();

Serial.println("<<Connected>>");

}

//...........................................................

void loop() {



if (digitalRead(ir) == 1)

{


lcd.print("Status: ");


lcd.print("NORMAL ");

Serial.println("normal");

}

if (digitalRead(ir) == 0)

{


lcd.print("WARNING ");


delay(3000);

digitalWrite(relay, HIGH);

delay(3000);

digitalWrite(buzzer, HIGH);

Serial.println("WARNING");

Serial.println(number);

Serial.println("send meggase");


Serial.println("Calling to phone");

lcd.print("Calling to phone");

callNumberr();


lcd.print("Sending message ");

SendMessage();


lcd.print("Send message ");

while (1) {

textSms = Sim800l.readSms(1);



Serial.println("Ready");

if (textSms.indexOf("OFF") != -1)

{


lcd.print("Turn OFF BUZZER ");

digitalWrite(buzzer, LOW);


Serial.println("off");

Sim800l.delAllSms();

Serial.println("delete");

goto endd;

}

}

}

endd:;

}

//...........................................................

void SendMessage()

{

Serial.println ("Sending Message");

sim.println("AT+CMGF=1"); //Sets the GSM Module in Text Mode

delay(1000);

sim.println("AT+CMGS=\"" + number + "\"\r"); //Mobile phone number to send

message

delay(1000);

String SMS = "WARNING";

sim.println(SMS);

delay(100);

sim.println((char)26);// ASCII code of CTRL+Z

delay(5000);

}



//......................................................

void callNumberr() {

sim.println("AT");

updateSerial();

sim.println("ATD+ " + number + ';');

updateSerial();

Serial.println("calling");

delay(20000); // wait for 20 seconds...

sim.println("ATH");

updateSerial();

}

void updateSerial()

{

delay(500);

while (Serial.available())

{

sim.write(Serial.read());

}

while (sim.available())

{

Serial.write(sim.read());

}

}

//...........................................................

void chaychu()

{

for (int positionCounter = 0; positionCounter < 13; positionCounter++) {

lcd.scrollDisplayLeft();

delay(150);

}




lcd.scrollDisplayRight();

delay(150);

}


lcd.scrollDisplayLeft();

delay(150);

}

}

thiẾt kẾ vÀ thi cÔng hỆ thỐng chỐng trỘm qua ĐiỆn …

Documents