-p[o0pppppp744444444444444444444/

ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

)

ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN
Đề tài: “Thiết kế mạch báo cháy và
chữa cháy tự động dùng cảm biến lửa”

Giảng viên hướng dẫn

:

Sinh viên thực hiện

:

Lớp
Khóa
Hệ

:
:
: Chính quy

Hà Nội, tháng 06/2021

MỞ ĐẦU

Tóm tắt: Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, đặc biệt
trong lĩnh vực cơ điện tử đã tạo nên một động lực thúc đẩy và phát triển các ngành công
nghiệp khác nhằm phục vụ và đáp ứng được nhu cầu của con người trong cuộc sống. Con
người với sự trợ giúp của máy móc, những cơng cụ thơng minh đã khơng phải trực tiếp
làm việc, hay những công việc mà con người không thể làm được với khả năng của mình
mà chỉ việc điều khiển chúng hay chúng làm việc hoàn toàn tự động đã mang lại những
lợi ích hết sức to lớn, giảm nhẹ và tối ưu hóa cơng việc. Với sự tiến bộ này đã đáp ứng
được những nhu cầu của con người trong cuộc sống hiện đại nói chung và trong sự phát
triển của khoa học kỹ thuật nói riêng.
Đối với những sinh viên cơ điện tử chúng ta thì việc nghiên cứu, tìm hiểu các đặc
tính của các loại cảm biến, nghiên cứu thiết bị giao tiếp module SIM trong thực tế có ý
nghĩa thực tế hết sức quan trọng. Nó khơng những trang bị cho chúng ta kỹ năng làm việc
trong lĩnh vực điều khiển tự động, điện tử mà còn giúp chúng ta theo kịp với sự phát triển
của khoa học kĩ thuật ngày nay khi tốt nghiệp ra trường.
Do vậy, trong đề tài ĐỒ ÁN này em xin tìm hiểu và khảo sát các đặc tính của một
hệ tự động hóa với đề tài: “Thiết kế mạch báo cháy và chữa cháy tự động dùng cảm
biến lửa”. Đây là cơ sở để thiết kế những hệ thống tự động hóa đơn giản, cũng như phức
tạp được ứng dụng rộng rãi trong khoa học và đời sống.
Từ khóa: chữa cháy tự động, module SIM, cảm biến lửa.


LỜI CẢM ƠN
Trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thẩy Hoàng Thế Phương là
người trực tiếp định hướng giảng dạy và hướng dẫn em từ các mơn học cho đến khi hồn
thành đồ án mơn học.
Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô trường Công Nghệ Giao Thơng Vận Tải nói
chung và các thầy cơ trong ngành cơ điện tử nói riêng đã tận tình giảng dạy trang bị
những kiến thức bổ ích trong thời gian học tại trường.

Em xin cảm ơn tất cả các bạn bè đã động viên, góp ý và giúp đỡ em rất nhiều
trong quá trình học tập và thực hiện đồ án.
Trong quá trình thực hiện đồ án và làm bài báo cáo đồ án mơn học, khó tránh
khỏi sai sót rất mong q thầy cơ thơng cảm và bỏ qua. Đồng thời do trình độ lý luận
cùng như kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên bài báo cáo sẽ cịn những thiếu sót, em rất
mong nhận được ý kiến đóng góp của q thầy cơ để em có thể tích lũy được thêm kinh
nghiêm cho bản thân.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày… tháng… năm 2021
Sinh viên thực hiện


MỤC LỤC


DANH MỤC HÌNH ẢNH


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ
Từ viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

ADC

Analog-to-Digital Converter

Chuyển đổi tín tín hiệu tương tự

sang số

AREF

Analog Reference

1 chân pin trên mạch arduino

ARM

Advanced RISC Machine

Hãng thiết kế vi xử lý

AVR

Chip điều khiển của hãng Atmel

COM

Communication port

Cổng giao tiếp

DC

Direct Current

Điện một chiều


EEPROM

Electrically Erasable Programmable
Read-Only Memory

Chip nhớ chỉ đọc có thể xóa được
dữ liệu

EXT_PW
R

External Power

Nguồn điện bên ngồi

FSK

Frequency Shift Keying

Điều chế số theo tần số tín hiệu

FTDI

Future Technology Devices
Intergrated

Cơng nghệ thiết bị tích hợp

GND


Ground

Đất (cực âm điện)

I2C

Inter-Intergrated Circuit

Một loại Bus nối tiếp

IC

Integrated Circuit

Chip vi mạch

ICSP

In-Circuit Serial Programming

Lập trình nối tiếp

IDE

Integrated Development Environment

Mơi trường phát triển tích hợp

IoT


Internet of Things

Internet vạn vật

ITS

Intelligent Transportation System

Hệ thống giao thông thông minh

LoRa

Long Range Radio

Sóng radio tầm xa

LPWAN

Low-power Wide-Area Network

Mạng diện rộng cơng suất thấp

OS

Operating System

Hệ điều hành

PWM


Pulse Width Modulation

Điều chế xung

PWR

Power

Nguồn điện

RH

Ralative Humidity

Độ ẩm tương đối

RXD

Receive Data

Nhận dữ liệu


SCL

Serial Clock

Xung nhịp đồng hồ

SDA


Serial Data

Dữ liệu nối tiếp

SRAM

Static Random-Access Memory

Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh

TXD

Transmit Data

Truyền dữ liệu

VCC

Voltage Collecter to Collector

Điện thế + cho cực C của BJT


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. Giới thiệu về đề tài
Trong xã hội hiện nay với sự phát triển chống mặt của các nước trên thế giới và sự
chuyển giao cơ cấu lao động từ thủ công sang tự động nhằm đẩy nhanh q trình sản
xuất. Do đó sự xuất hiện của nhiều khu cơng nghiệp và máy móc là điều khơng thể
tranh khỏi, dẫn đến lượng khí thải được thải ra môi trường ngày một tăng cao. Với

thực trạng đó thì làm cho Trái Đất ngày càng nóng lên, tần suất của những vụ cháy nổi
càng cao. Nên cần có cơng nghệ giúp chữa cháy tự động và cảnh báo cháy kịp thời
đến điện thoại chủ nhà.
Với công nghệ đang phát triển như hiện nay thì chắc mọi người ai cũng có riêng
cho mình một chiếc điện thoại từ phổ thông cho đến điện thoại thông minh nhưng
chắc chắn chúng đều có thể nhận được tin nhắn sms và gọi điện. Do đó nên nhiệt độ
được cảnh báo qua tin nhắn sms và cuộc gọi và thiết bị được điều khiển qua tin nhắn
sẽ rất hữu ích và thuận tiện.
- Mục đích: Mục đính của đề tài là thiết kế một mạch có chức năng tự động chữa
cháy khi phát hiện ra đám cháy (bằng cảm biến), đồng thời thông báo đến điện thoại
chủ nhà.
- Ưu điểm: Cảnh báo nhiệt độ trong phạm vi rộng khi số điện thoại đó nằm trong
vùng phủ sóng, và bật tắt thiết bị chữa cháy một cách tự động.
- Nhược điểm: Cần phải có sóng điện thoại mới gửi tin nhắn cảnh báo đến chủ
nhà và bật tắt thiết bị được.
- Ứng dụng thực tế: sản phẩm có ứng dụng quan trọng trong đời sống giúp kiểm
soát được nhiệt độ để kịp thời điều chỉnh, kiểm tra nhiệt độ, điều khiển thiết bị từ xa
mà chúng ta không thể trực tiếp kiểm tra để tránh tình trạng quá nhiệt gây hỏng thiết
bị.

1.2. Tổng quan về công nghệ GSM
1.2.1. Giới thiệu về công nghệ GSM
GSM (Global System for Mobile communication) là hệ thống thơng tin di
động số tồn cầu, là cơng nghệ khơng dây thuộc thế hệ 2G (second generation) có cấu
8


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 hồn tồn khơng 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 công nghệ GSM là ngoài việc
truyền âm thanh với chất lượng cao còn cho phép thuê bao sử dụng các cách giao tiếp
khác rẻ tiền hơn đó là tin nhắn SMS. Ngoài ra để tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp
dịch vụ thì cơng nghệ 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 th bao của
mình với các mạng khác trên tồn thế giới. Và cơng nghệ 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 công nghệ GSM
- Cho phép gửi , 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: Cơng nghệ GSM khơng chỉ cho phép chuyển giao trong
tồn mạng mà cịn chuyển giao giữa các mạng GSM trên tồn cầu mà khơng có một
sự thay đổi, điều chỉnh nào. Đây là một tính năng nổi bật nhất của công nghệ
GSM(dịch vụ roaming).
- Sử dụng công nghệ phân chia theo thời gian TDM (Time division multiplexing )
để chia ra 8 kênh full rate hay 16 kênh haft rate.
9


- 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 hố 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. Các thành phần của công nghệ mạng GSM

Hình 1. 1. Các thành phần mạng GSM
Các thành phần trong mạng GSM:

















AUC (): Trung tâm nhận thức
ULR (): 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 cộng chuyển mạch gói
CSPDN (): Mạng số liệu cơng 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

10


1.2.4. Sự phát triển của công nghệ GSM ở Việt Nam
Công nghệ GSM đã vào Việt Nam từ năm 1993. Hiện nay, ba nhà cung cấp di
động công nghệ GSM lớn nhất của Việt Nam là VinaPhone, MobiFone và Viettel
Mobile, cũng là những nhà cung cấp chiếm thị phần nhiều nhất trên thị trường với số
lượng thuê bao mới tăng chóng mặt trong thời gian vừa qua. Hiện nay có đến hơn
85% người dùng hiện nay đang là khách hàng của các nhà cung cấp dịch vụ theo công
nghệ GSM.
Cho tới thời điểm này, thị trường thông tin di động của Việt Nam đã có khoảng
120 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.

1.3. Tổng quan về SMS
1.3.1. Giới thiệu về SMS
SMS là từ viết tắt của Short Message Service. Đó là một cơng 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 1992. Ở thời điểm đó, nó bao gồm cả các chuẩn về GSM (Global System
for Mobile Communication). Một thời gian sau đó, nó phát triển sang cơng nghệ
wireless như CDMA và TDMA. Các chuẩn GSM và SMS có nguồn gốc phát triển bởi
ETSI (European Telecommunication Standards Institute). Ngày nay 3GPP (Third
Generation Partnership Project) đang giữ vai trị kiểm sốt về sự phát triển và duy trì
các chuẩn GSM và SMS. Như chính tên đầy đủ của SMS là Short Message Service,
dữ liệu có thể được lưu giữ bởi một SMS là rất giới hạn. Một SMS có thể chứa tối đa
là 140 byte (1120 bit) dữ liệu. Vì vậy,một SMS có thể chứa:
 160 ký tự nếu mã hóa ký tự 7 bit được sử dụng (phù hợp với mã hóa các ký
tự latin như alphatet của tiếng Anh).
 70 ký tự nếu như mã hóa ký tự 16 bit Unicode UCS2 được sử dụng (dùng
cho các ký tự không phải mã latin như chữ Trung Quốc…) SMS dạng text hỗ trợ
nhiều ngơn ngữ khác nhau. Nó có thể hoạt động tốt với nhiều ngơn ngữ mà có hỗ trợ
mã Unicode, bao gồm Arabic, Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc… Bên cạnh gửi tin
11


nhắn dạng text thì tin nhắn cịn có thể mang dữ liệu dạng galery. Nó cho phép gửi
nhạc chng, hình ảnh cùng nhiều tiện ích khác…tới điện thoại khác.
1.3.2. Cấu trúc một tin nhắn SMS
Nội dung của một tin nhắn SMS khi được gửi đi chia làm 5 phần như sau:

Hình 1. 2. Cấu trúc của một tin nhắn SMS
- Instructions to air interface: chỉ thị dữ liệu kết nối với air interface (giao diện
khơng khí).
- Instructions to SMSC: chỉ thị dữ liệu kết nối với trung tâm tin nhắn SMSC.
- Instructions to handset: chỉ thị dữ liệu kết nối bắt tay
- Instructions to SIM (optional): chỉ thị dữ liệu kết nối, nhận biết SIM.
- Message body: nội dung tin nhắn SMS.
1.3.3. Ưu điểm của SMS

- Tin nhắn có thể được gửi và đọc tại bất kỳ thời điểm nào
- Tin nhắn SMS có thể được gửi tới các điện thoại dù chúng đang bị tắt nguồn.
- Ít gây phiền phức trong khi bạn vẫn có thể giữ liên lạc với người khác
- Được sử dụng trên các điện thoại di động khác nhau và có thể gửi cùng mạng
hoặc khác mạng đều được.
- Phù hợp với các ứng dụng wireless sử dụng cùng với nó như: chức năng
SMS được hỗ trợ 100% bởi các điện thoại sử dụng công nghệ GSM; có thể gửi nhạc
chng, hình ảnh…; hỗ trợ chi trả các dịch vụ trực tuyến download nhạc chuông.

1.4. Khảo sát tập lệnh AT Command của module SIM900
Các lệnh AT là các hướng dẫn được sử dụng để điều khiển một modem.AT là
một cách viết gọn của chữ Attention.Mỗi dịng lệnh của nó bắt đầu với “AT” hay “at”.
Đó là lý do tại sao các lệnh modem được gọi là các lệnh AT. Nhiều lệnh của nó được
sử dụng để điều khiển các modem quay số sử dụng dây mối (wired dial-up modems),
chẳng hạn như ATD (Dial), ATA (Answer), ATH (Hool control) và ATO (return to

12


online data state), cũng được hỗ trợ bởi các modem GSM/GPRS và các điện thoại di
động.
Bên cạnh bộ lệnh AT thông dụng này, các modem GSM/GPRS và các điện
thoại di động còn được hỗ trợ bởi một bộ lệnh AT đặc biệt đối với cơng nghệ GSM.
Nó bao gồm các lệnh liên quan tới SMS như AT+ CMGS (gửi tin nhắn SMS),
AT+CMSS (gửi tinnhắn SMS từ một vùng lư trữ), AT+CMGL (chuỗi liệt kê các tin
nhắn SMS) và AT+CMGR (đọc tin nhắn SMS). Ngồi ra, các modem GSM cịn hỗ trợ
một bộ lệnh AT mở rộng.Những lệnh AT mở rộng này được định nghĩa trong các
chuẩn của GSM. Với các lệnh AT mở rộng này,bạn có thể làm một số thứ như sau:
+ Đọc,viết, xóa tin nhắn.
+ Gửi tin nhắn SMS.

+ Kiểm tra chiều dài tín hiệu.
+ Đọc, viết và tìm kiếm về các mục danh bạ.
Số tin nhắn SMS có thể được thực thi bởi một modem SMS trên một phút thì
rất thấp, nó chỉ khoảng từ 6 đến 10 tin nhắn SMS trên 1 phút. Trong khuôn khổ của đồ
án em chỉ tìm hiểu 1 số tập lệnh cơ bản phục vụ cho cơng việc của mình. Sau đây em
xin giới thiệu 1 số tập lệnh cơ bản để thao tác dùng cho dịch vụ SMS, bao gồm:
+ Khởi tạo.
+ Nhận cuộc gọi.
+ Thiết lập cuộc gọi.
+ Nhận tin nhắn.
+ Gửi tin nhắn. Các thuật ngữ em dùng:
+ <CR> : carriage return (0x0D).
+ <LF> : Line Feed (0x0A).
+ MT : Mobile Terminal :Thiết bị đầu cuối mạng (chính là module).
+ TE : Terminal Equipment: Thiết bị đầu cuối(chính là vi điều khiển).
1.4.1. Khởi tạo cấu hình mặc định cho modem
(1) ATZ<CR> reset modem, kiểm tra modem đã hoạt động bình thường chưa.
Gửi cho đến khi nhận được chuỗi:
ATZ<CR><CR><LF>OK<C><LF>
13


(2) ATE0<CR> tắt chế độ echo lệnh. Chuỗi trả về có dạng:
ATE0<CR><CR><LF>OK<CR><LF>
(3) AT+CLIP=1<CR> định dạng chuỗi trả về khi nhận cuộc gọi. Thơng
thường, ở chế độ mặc định, khi có cuộc gọi đến, chuỗi trả về sẽ có dạng:
<CR><LF>RING<CR><LF> Sau khi lệnh AT+CLIP=1<CR> đã được thực thi, chuỗi
trả về sẽ có dạng:
<CR><LF>RING<CR><LF>
<CR><LF>+CLIP:”0988600524”,129,””,,””,0,<CR><LF>

Chuỗi trả về có chứa thơng tin về số điện thoại gọi đến. Thông tin này cho
phép xác định việc có nên nhận cuộc gọi hay từ chối cuộc gọi. Kết thúc các thao tác
khỏi tạo cho quá trình nhận cuộc gọi đến. Các bước khỏi tạo tiếp theo liên quan đến
các thao tác truyền nhận tin nhắn.
(4) AT&W<CR>Lưu cấu hình cài đặt được thiết bị bởi các tập lệnh AET0 và
AT+CLIP vào bộ nhớ.
(5) AT+CMGF=1<CR> Thiết lập quá trình truyền nhận tin nhắn được thực
hiện ở chế độ text (mặc định là ở chế độ PDU) Chuỗi trả về sẽ có dạng:
<CR><LF>OK<CR><LF>
(6) AT+CNMI=2,0,0,0,0<CR> Thiết lập chế độ thơng báo cho TE khi MT
nhận được tin nhắn mới. Chuỗi trả về sẽ có dạng: <CR><LF>OK<CR><LF> Sau khi
lệnh trên được thiết lập, tin nhắn mới nhận được sẽ được lưu trong SIM, và MT không
truyền tở về TE bất cứ thông báo nào. TE sẽ đọc tin nhắn được lưu trong sim trong
trường hợp cần thiết.
(7) AT+CSAS<CR>Lưu cấu hình cài đặt được thiết lập bởi các lệnh
AT+CMGF và AT+CNMI

14


Hình 1. 3. Cấu hình mặc định cho SIM900
1.4.2 Delete tin nhắn trong SIM
(1) AT+CMGD=1 Xóa tin nhắn ở vùng nhớ 1 trong SIM. Chuỗi trả về sẽ có
dạng:<CR><LF>OK<CR><LF>
(2) AT+CMGD=2 Lệnh này được dùng để xóa tin nhắn được lưu trong ngăn số 2:

Hình 1. 4. Cấu hình xóa tin nhắn SIM900
Có thể hình dung bộ nhớ lưu tin nhắn trong SIM bao gồm nhiều. Mỗi ngăn
được đại diện bằng một số thứ tự. Khi nhận được tin nhắn mới, nội dung tin nhắn sẽ
được lưu trong một ngăn trống có số thứ tự nhỏ nhất có thể. Việc xóa nội dung tin

nhắn ở hai ngăn 1 và 2 cho phép tin nhắn nhận được luôn được lưu vào trong hai ơ
nhớ này, giúp dễ dàng xác định vị trí lưu tin nhắn vừa nhận được, và giúp cho việc
thao tác với tin nhắn mới nhận được trở nên dễ dàng và đơn giản hơn, giảm khả năng
việc tin nhắn mới nhận được bị thất lạc ở vùng nhớ nào đó mà ta khơng kiểm sốt
được.
15


Ngoài ra, khi bộ nhớ chứa tin nhắn đầy, MT sẽ không được phép nhận thêm tin
nhắn mới nào nữa. Những tin nhắn được gửi đến MT trong trường hợp bộ nhớ chứa
tin nhắn được gửi đến MT trong trường hợp bộ nhớ chứa tin nhắn của MT đã được
đầy sẽ được lưu trên tổng đài, và sẽ được gửi đến MT sau khi bộ nhớ chứa tin nhắn
của MT có xuất hiện những ngăn trống dùng để chứa tin nhắn. Việc xóa nội dung tin
nhắn trong các ngăn 1 và 2 sẽ giúp đảm bảo khả năng nhận thêm tin nhắn mới của
MT.
1.4.3 Thực hiện cuộc gọi
(1) ATDxxxxxxxxxx;<CR> Quay số cần gọi .
(2) Chuỗi trả về sẽ có dạng:<CR><LF>OK<CR><LF> Chuỗi này thông báo
lệnh trên đã được nhận và đang được thực thi.
Sau đó là những chuỗi thơng báo kết quả q trình kết nối ( nếu như kết nối
khơng được thực hiện thành công).
(2A) Nếu MT không thực hiện được kết nối do sóng yếu, hoặc khơng có song
(thử bằng cách tháo antenna của modem GSM), chuỗi trả về sẽ có dạng:
<CR><LF>NO DIAL TONE<CR><LF>
(2B) Nếu cuộc gọi bị từ chối bởi người nhận cuộc gọi, hoặc số máy đang gọi tạm
thời không hoạt động ( chẳng hạn như bị tắt máy ) chuỗi trả về có dạng:
<CR><LF>NO CARRIER<CR><LF>
(2C) Nếu cuộc gọi không thể thiết lập được do máy nhận cuộc gọi đang bận (ví
dụ như đang thơng thoại với một thuê bao khác), chuỗi trả về sẽ có dạng:
<CR><LF>BUSY<CR><LF> (4s). Tổng thời gian từ lúc modem nhận lệnh cho đến

lúc nhận được chuỗi trên thông thường là 4 giây.
(2D) Nếu sau 1 phút mà thuê bao nhận cuộc gọi khơng bắt máy, chuỗi trả về sẽ có
dạng: <CR><LF>NO ANSWER<CR><LF> (60s)

16


Hình 1. 5. Cấu hình gọi điện cho SIM900
(3) Trong trường hợp quá trình thiết lập cuộc gọi diễn ra bình thường, khơng
có chuỗi thơng báo nào (2A, 2B, 2C hay 2D) được trả về, và chuyển sang giai
đoạn thông thoại. Quá trình kết thúc cuộc gọi được diễn ra trong hai trường hợp:
(4A) Đầu nhận cuộc gọi gác máy trước, chuỗi trả về sẽ có dạng:
<CR><LF>NO CARRIER<CR><LF>
(4B) Đầu thiết lập cuộc gọi gác máy trước: phải tiến hành gửi lệnh ATH, và chuỗi
trả về sẽ có dạng: <CR><LF>OK<CR><LF>.
1.4.4. Nhận cuộc gọi đến
(1) Sau khi được khởi tạo bằng lệnh AT+CLIP=1, khi có cuộc gọi đến, chuỗi
trả về sẽ có dạng:
<CR><LF>RING<CR><LF><CR><LF>+CLIP:”0398184234”,129,””,0<CR>
<LF>

17


Hình 1. 6. Cấu hình nhận cuộc gọi
(2A) Nếu số điện thoại gọi đến không hợp lệ, từ chối nhận cuộc gọi bằng
lệnh ATH, và chuỗi trả về sẽ ó dạng: <CR><LF>OK<CR><LF> Cuộc gọi kết
thúc.
(2B) Nếu số điện thoại gọi đến là hợp lệ, nhận cuộc gọi bằng cách gửi lệnh
ATA, và chuỗi trả về sẽ có dạng: <CR><LF>OK<CR><LF>(3) Giai đoạn thơng

thoại.
(4A) Kết thúc cuộc gọi . Đầu cịn lại gác máy trước.
(4B) Kết thúc cuộc gọi, chủ động gác máy bằng cách gửi lệnh ATH

18


1.4.5. Đọc tin nhắn

Hình 1. 7. Cấu hình đọc tin nhắn
Mọi thao tác liên quan đến quá trình nhận tin nhắn đều được thực hiện trên
hai ngăn 1 và 2 của bộ nhớ nằm trong SIM.
(1) Đọc tin nhắn trong ngăn 1 bằng lệnh AT+CMGR=1.
(2A) Nếu ngăn 1 không chứa tin nhắn, nội dung tin nhắn sẽ được gửi trả về
TE với định dạng như sau:
<CR><LF>+CMGR:”RECUNREAD”,”+84398184234”,,”07/11/20,09:32:05
+28”
<CR><LF><CR><LF>NỘI
DUNG<CR><LF><CR><LF>OK<CR><LF> .Các tham số trong chuỗi trả về
bao gồm trạng thái của tin nhắn (REC UNREAD), số điện thoại gửi tin nhắn
(+84398184234) và thời gian gửi tin nhắn (07/11/20,09:32:05+28) và nội dung tin
nhắn.
Đây là dạng mặc định của module SIM508 lúc khởi động, dạng mở rộng có
thể

19


được thiết lập bằng cách sử dụng lệnh AT+CSDH=1 trước khi thực hiện đọc tin
nhắn.

(3) Sau khi đọc, tin nhắn được xóa đi bằng lệnh AT+CMGD=1
Thao tác tương tự đới với tin nhắn chứa trong ngăn thứ 2 trong các bước (4), (5A) ,
(5B) và (6).
1.4.6. Gửi tin nhắn
(1) Gửi tin nhắn đến thuê bao bằng cách sử dụng lệnh AT+CMGS=”số điện
thoại”.
(2) Nếu lệnh (1) được thực hiện thành công, chuỗi trả về sẽ có dạng:
<CR><LF>> (kí tự “>” và 1 khoảng trắng)
(3) Gửi nội dung tin nhắn và kết thúc bằng kí tự có mã ASCII 0x1A.
(3A) Gửi kí tự ESC ( mã ASCII là 27) nếu không muốn tiếp tục gửi tin nhắn
nữa. Khi đó TE sẽ gửi trả về chuỗi <CR><LF>OK<CR><LF>
(4) Chuỗi trả về thông báo quá trình gửi tin nhắn. Chuỗi trả về có định dạng
như sau: <CR><LF>+CMGS :62<CR><LF><CR><LF>OK<CR><LF>
Trong đó 62 là một số tham chiếu cho tin nhắn đã được gửi.Sau mỗi tin nhắn
được gửi đi, giá trị của tham chiếu này sẽ tăng lên 1 đơn vị.Số tham chiếu này có giá
trị nằm trong khoảng từ 0 đến 255. Thời gian gủi một tin nhắn vào khoảng 3-4 giây
(kiểm tra với mạng Mobi phone).
(4A) Nếu tình trạng sóng khơng cho phép thực hiên việc gửi tin nhắn ( thử
bằng cách tháo antenna), hoặc chức năng RF của modem không được cho phép hoạt
động ( do sử dụng các lệnh AT+CFUN=0 hoặc AT+CFUN=4), hoặc số tin nhắn trong
hàng đợi phía tổng đài vượt qua giới hạn cho phép, hoặc bộ nhớ chứa tin nhắn của MT
nhận được tin nhắn bị tràn, MT sẽ guie thông báo lỗi về và có định dạng như sau:
<CR><LF>+CMSERROR:193<CR><LF><CR><LF>+CMSERROR:515><L>
Chức năng truyền nhận tin nhắn và chức năng thoại được tách biệt.Khi đang
thơng thoại vẫn có thể truyền nhận được tin nhắn.Khi truyền nhận tin nhắn vẫn có thể
tiến hành thiết lập và kết thúc cuộc gọi.

20

Hình 1. 8. Cấu hình gửi tin nhắn

1.5. Kết luận chương
Chương này đã trình bày về tổng quát, sự cần thiết của đề tài, tổng quan về
công nghệ sử dụng module SIM và khảo sát tập lệnh AT Command của module SIM.
Nội dung chương 2 em sẽ trình bày về cơ sở lý thuyết của các linh kiện được sử dụng
trong sản phẩm đồ án.

21


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Vi điều khiển

Hình 2. 1. Vi điều khiển Atmega8
2.1.1. Các tính năng của Atmega8
-

Hiệu suất cao (high performance), là loại vi điều khiển AVR 8 bit công suất thấp
Cấu trúc lệnh đơn giản, thời gian thực thi lệnh như nhau (thật ra là Advanced RISC

-

Architecture)
130 lệnh thực thi trong vịng 1 chu kì chip
32 x 8 thanh ghi công dụng chung
Đầy đủ các xử lý tĩnh
Hỗ trợ 16 MIPS khi hoạt động ở tần số 16 MHz
Tích hợp bộ nhân 2 thực hiện trong 2 chu kì chip

Bộ nhớ chương trình và dữ liệu không bay hơi (nonvolatile)
16k byte trong hệ thống flash khả trình có thể nạp và xóa 1,000 lần
Tùy chọn khởi động phần mã với các bit nhìn độc lập trong hệ thống bằng cách vào

-

chương trình khởi động chip
512 byte EEPROM có thể ghi và xóa 100,000 lần
1k byte ram nhớ tĩnh trong (internal SRAM)
Lập trình khóa cho phần mềm bảo mật
Tùy chọn khởi động phần mã với các bit nhìn độc lập trong hệ thống bằng cách vào

chương trình khởi động chip
- 512 byte EEPROM có thể ghi và xóa 100,000 lần
- 1k byte ram nhớ tĩnh trong (internal SRAM)
- Lập trình khóa cho phần mềm bảo mật
- Tính năng ngoại vi:
• 2 bộ định thời/bộ đếm (timers/counters) 8 bit với các chế độ đếm riêng rẽ và kiểu so
sánh
22


• 1 bộ định thời/bộ đếm (timer/counter) 16 bit với các chế độ đếm riêng rẽ, kiểu so sánh
•
•
•
•
•
•
•

•
•
•
•
•
•
•
-

•
•
-

•
•
-

•
•

và kiểu bắt sự kiện
Bộ đếm thời gian thực với máy dao động riêng rẽ
4 kênh băm xung PWM
8 kênh ADC 10 bit
Byte định hướng 2 đường giao tiếp nối tiếp
Giao tiếp USART nối tiếp khả trình
Giao tiếp SPI nối tiếp chủ/tớ (master/slave)
Bộ định thời khả trình giám sát xung nhịp của chip 1 cách riêng rẽ
Tích hợp bộ so sánh tín hiệu tương tự
Giao tiếp JTAG

Các tính năng đặt biệt của vi điều khiển
Chế độ bật nguồn reset và phát hiện Brown-out khả trình
Tích hợp mạch dao động RC bên trong
Các ngắt trong và ngoài
6 chế độ nghỉ : rảnh rỗi,giảm nhiễu ADC, Tiết kiệm năng lượng, nguồn thấp, Standby
và Extended Standby
Vào/ra và các gói dữ liệu:
32 chân vào ra khả trình
40-pin PDIP and 44-lead TQFP
Điện áp sử dụng:
2.7 – 5.5V dùng với atmega16L
4.5 – 5.5V dùng với atmega16
Tốc độ xung nhịp dùng cho chip
0 – 8 MHz cho atmega16L
0 – 16 MHz cho atmega16

23


2.1.2. Sơ đồ chân

Hình 2. 2. Sơ đồ chân của Atmega8
Atmega8 gồm có 28 chân:
-

Chân 1: RESET để đưa chip về trạng thái ban đầu.
Chân 7: VCC cấp nguồn nuôi cho vi điều khiển.
Chân 8, 22: GND 2 chân này đc nối với nhau và nối đất.
Chân 9, 10 : 2 chân XTAL2 và XTAL1 dùng để đưa xung nhịp từ bên ngoài vào chip.
Chân 20 : AVCC cấp điện áp so sánh cho bộ ADC.

Chân 21 : AREF điện áp so sánh tín hiệu vào ADC.
Cịn lại là các chân lập trình xuất tín hiệu điều khiển cũng như nhận tín hiệu từ cảm
biến.
2.1.3. Vào ra của vi điều khiển

-

PORTB (PB0 … PA7): Là cổng vào ra song song 8 bit. Bên trong có sẵn các điện trở
treo, khi PORTB là output thì các điện trở treo khơng hoạt động, khi PORTB là input

-

thì các điện trở treo được kích hoạt.
PORTC (PC0 ... PC6): Cũng giống PORTB khi là cổng vào ra song song. Nếu giao
tiếp JTAG được bật, các trở treo ở các chân PC5(TDI), PC3(TMS), PC2(TCK) sẽ hoạt

24


động khi sự kiện reset xảy ra. Chức năng giao tiếp JTAG và 1 số chức năng đặc biệt
-

khác sẽ đc nghiên cứu sau.
PORTD (PD0 ... PD7): Cũng là 1 cổng vào ra song song giống các PORT khác, ngoài
ra nó cịn có 1 số tính năng đặc biệt sẽ được nghiên cứu sau.
2.1.4. Bộ Timer/Counter
Timer/Counter là các module độc lập với CPU. Chức năng chính của các bộ
Timer/Counter, như tên gọi của chúng, là định thì (tạo ra một khoảng thời gian, đếm
thời gian…) và đếm sự kiện. Trên các chip AVR, các bộ Timer/Counter cịn có thêm
chức năng tạo ra các xung điều rộng PWM (Pulse Width Modulation), ở một số dòng

Atmega, một số Timer/Counter còn được dùng như các bộ canh chỉnh thời gian
(calibration) trong các ứng dụng thời gian thực.
Các bộ Timer/Counter được chia theo độ rộng thanh ghi chứa giá trị định thời
hay giá trị đếm của chúng, cụ thể trên chip Atmega16 có 2 bộ Timer 8 bit
(Timer/Counter 0 và Timer/Counter 2) và 1 bộ 16 bit (Timer/Counter 1).
Chế độ hoạt động và phương pháp điều khiển của từng Timer/Counter cũng

•
•
•
•
•
•
•

khơng hồn tồn giống nhau. Ở chip Atmega16:
- Timer/counter 0: Là một bộ định thời/đếm đa năng 8 bit. Gồm các tính năng:
Bộ đếm đơn kênh.
Xóa timer khi xảy ra bằng trong so sánh.
Bộ tạo xung điều rộng.
Bộ định thời.
Bộ đếm sự kiện ngoài.
Bộ đếm gộp 10 bit.
Ngắt tràn và ngắt so sánh.
- Timer/counter 1: Là một bộ định thời/đếm đa năng 16 bit. Gồm các tình
năng:

•
•
•

•
•
•
•
•
•
•

Chuẩn thiết kế 16 bit.
2 bộ so sánh đầu ra độc lập.
Các thanh ghi so sánh đầu ra.
1 bộ bắt giữ đầu vào.
Bộ khử nhiễu đầu vào.
Xóa timer khi xảy ra bằng trong so sánh.
Bộ tạo xung điều rộng.
Bộ định thời.
Bộ đếm sự kiện ngoài.
4 Ngắt độc lập.
25