Đồ án tốt nghiệp đại học, nhà thông minh

Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô trường Đại Học Bách Khoa Đà
Nẵng đã tận tình dạy dỗ trong suốt những năm qua. Trong đó phải kể đến quý
thầy cô trong Khoa Điện Kỹ Thuật – Bộ Mơn Tự Động Hóa đã t ạo đi ều ki ện cho
chúng em thực hiện đồ án tốt nghiệp này.
Đặc biệt, nhóm xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn Th.S Nguy ễn Th ị
Kim Trúc đã tận tình giúp đỡ chúng em trong quá trình l ựa ch ọn đ ề tài và h ỗ tr ợ
chúng em trong quá trình thực hiện đề tài. Cung cấp cho chúng em nh ững ki ến
thức quý báu cũng như những lời khuyên cực kỳ hữu ích. Tạo động l ực cho chúng
em hồn thành tốt nhiệm vụ của mình.
Bên cạnh đó, nhóm thực hiện cũng xin cảm ơn các bạn sinh viên Khoa Đi ện Tự
Động Hóa đã đóng góp ý kiến cho nhóm thực hiện đề tài đạt hiệu quả hơn.
Với thời gian thực hiện đề tài ngắn, kiến thức còn hạn h ẹp, đi ều ki ện kinh t ế
khơng cho phép, dù nhóm đã rất cố gắng nhưng vẫn khơng tránh kh ỏi nh ững sai
sót, nhóm rất mong nhận được lời chỉ dẫn thêm của quý thầy cô và bạn bè.

Đà Nẵng, ngày…tháng…năm 2015
Sinh viên th ực hi ện :
Tr ần Ng ọc Thanh
Tr ương Ng ọc Vũ

SVTH: Trần Ngọc Thanh

1


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

MỤC LỤ

LỜI CẢM ƠN........................................................................................................................................ 1
MỤC LỤC.......................................................................................................................2
LIỆT KÊ HÌNH ẢNH............................................................................................................................ 5
LỜI NĨI ĐẦU........................................................................................................................................ 7
Chương 1: TỔNG QUAN NHÀ THƠNG MINH...........................................................................8
1.1 Tính cấp thiết của đề tài..................................................................................................8
1.1.1 Nhà thơng minh là gì..................................................................................................8
1.1.2 Tình hình ứng dụng nhà thơng minh trên thế giới........................................8
1.1.3 Tình hình nhà thông minh trong nước:............................................................12
1.1.4: Lý do chọn đề tài......................................................................................................14
1.2 Mơ hình chung về nhà thơng minh............................................................................15
Chương 2: TỔNG QUAN CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG ĐỀ TÀI.......................................19
2.1. Vi điều khiển PIC16F877A..........................................................................................19
2.2. Tổng quan module Sim900..........................................................................................22
2.3. Công nghệ RFID................................................................................................................26
2.3.1. Giới thiệu chung.......................................................................................................26
2.3.2 Phương thưc làm việc của hệ thống.................................................................28
2.3.3 Các ứng dụng của RFID..........................................................................................29
2.3.4. Cấu tạo và đặc điểm của Tag..............................................................................29
2.3.5 Bộ đọc ( Reader RFID)............................................................................................32
SVTH: Trần Ngọc Thanh

2

Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

2.4. Màn hình LCD 16x02.......................................................................................................35
2.5. Một số linh kiện khác.....................................................................................................37
2.5.1. IC LM35.........................................................................................................................37
2.5.2. IC LM339......................................................................................................................39
2.5.3. Cảm biến quang hồng ngoại...............................................................................42
2.5.4: Động cơ Servo SG90................................................................................................44
2.5.5 Module thu phát sóng RF.......................................................................................45
Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG..............................................................................................48
3.1. Sơ đồ khối của đề tài.....................................................................................................48
3.2 Thiết kế mạch phần cứng............................................................................................49
3.2.1. Mạch nguyên lý và mạch layout.........................................................................49
3.2.1.1. Khối PIC điều khiển........................................................................................50
3.2.1.2. Khối nguồn..........................................................................................................50
3.2.1.3 Khối Module Sim900A....................................................................................51
3.2.1.4. Khối LCD hiện thị.............................................................................................52
3.2.1.5 Khối Output..........................................................................................................53
3.2.2 Mạch báo cháy............................................................................................................54
3.2.3 Mạch đóng mở cửa dùng RFID............................................................................55
3.2.4 Mạch cảm biến hồng ngoại..................................................................................56
3.2.5 Mạch đóng mở của gara bằng sóng RF............................................................57
Chương 4: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN.......................................................59
4.1. Khối điều khiển thiết bị qua SMS.............................................................................59
4.1.1. Lưu đồ chương trình chính..................................................................................59
4.1.2 Lưu đồ chương trình xử lý tin nhắn..................................................................60
4.2 Lưu đồ chương trình điều khiển nhiệt độ.............................................................61
SVTH: Trần Ngọc Thanh

3


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

4.3 Lưu đồ chương trình RFID............................................................................................62
4.4 Lưu đồ chương trình cảm biến hồng ngoại..........................................................63
4.5 Chương trình điều khiển cửa Gara bằng sóng RF...............................................64
Chương 5: KẾT QUẢ, KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN...........................................66
5.1 Kết quả thực hiện........................................................................................................66
5.2.Mô tả hệ thống:.............................................................................................................67
5.3 Ưu điểm và khuyết điểm của hệ thống:............................................................68
5.4 Khả năng ứng dụng thực tế của đề tài................................................................69
5.5 Hướng phát triển..........................................................................................................69
PHỤ LỤC I: MÃ NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH PIC 16F877A GIAO TIẾP VỚI SIM900A
.................................................................................................................................................................. 70
PHỤ LỤC II: CHƯƠNG TRÌNH QUÉT THẺ RFID..................................................................82
PHỤ LỤC III: MÃ CHƯƠNG TRÌNH ĐO NHIỆT ĐỘ............................................................93
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................................96

SVTH: Trần Ngọc Thanh

4


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

LIỆT KÊ HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Biệt thự Thái Bình Dương của Bill Gates..................................................................9
Hình 1.2: Biệt thự Cape Cod ở Cotuit, Massachusetts...........................................................10
Hình 1.3: Biệt thự tháp Clock ở Brooklyn, New York..............................................................11
Hình 1.4: Biệt thự Tuxedo Park ở Atlanta, Georgia................................................................12
Hình 1.5: Trung tâm hành chính Đà Nẵng..................................................................................13
Hình 1.6: Nhà thơng minh Bkav SmartHome tại khu đô th ị Phú Mỹ H ưng TP. H ồ Chí
Minh............................................................................................................................................................. 14
Hình 1.7: Sơ đồ tổng quan hệ thống............................................................................................15
Hình 1.8: Sơ đồ khối của bộ điều khiển.....................................................................................16
Hình 2.1: Sơ đồ chân của PIC 16F877A.......................................................................................20
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý của PIC 16F877A..............................................................................21
Hình 2.3: Module Sim900.................................................................................................................... 22
Hình 2.4: Sơ đồ chân của Sim900................................................................................................... 23
Hình 2.5: Sơ đồ khối của một hệ thống RFID..........................................................................27
Hình 2.6: Hoạt động giữa tag và reader RFID..........................................................................29
Hình 2.7 : Một số Tag tiêu biểu....................................................................................................... 30
Hình 2.8 : Các thành phần của một reader.................................................................................33
Hình 2.9: Màn hình LCD 16x02......................................................................................................... 35
Hình 2.10: Cảm biến nhiệt độ LM 35............................................................................................37
Hình 2.11: IC khuếch đại thuật tốn LM339N..........................................................................40
Hình 2.12: Sơ đồ chân của IC LM339............................................................................................41
Hình 2.13: Cặp led thu – phát hồng ngoại..................................................................................42
Hình 2.14: Sơ đồ kết nối led thu – phát hồng ngoại..............................................................42
Hình 2.15: Cơ chế hoạt động của led thu – phát hồng ngoại...........................................43
Hình 2.16: Động cơ Servo SG 90...................................................................................................... 44
Hình 2.17: Cách kết nối động cơ SG90.........................................................................................45
Hình 2.18: Module thu sóng RF......................................................................................................... 45

Hình 2.19: Mạch phát sóng RF........................................................................................................46
SVTH: Trần Ngọc Thanh

5


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

Hình 3.1: Sơ đồ khổi của đề tài....................................................................................................... 48
Hình 3.2: Mạch nguyên lý chính....................................................................................................... 49
Hình 3.3:Mạch thực tế......................................................................................................................... 49
Hình 3.4: Mạch ngun lý khối PIC 16F877A.............................................................................50
Hình 3.5: Mạch nguyên lý khối nguồn..........................................................................................50
Hình 3.6: Mạch nguyên lý khối Sim900A.....................................................................................51
Hình 3.7: Mạch nguyên lý khối LCD...............................................................................................52
Hình 3.8: Mạch nguyên lý khối relay output..............................................................................53
Hình 3.9: Mạch thực tế khối relay output..................................................................................53
Hình 3.10: Mạch nguyên lý khổi đo nhiệt độ.............................................................................54
Hình 3.11: Mạch thực khối đo nhiệt độ.......................................................................................55
Hình 3.12: Mạch nguyên lý khối RFID...........................................................................................55
Hình 3.13: Mạch thực tế khối RFID...............................................................................................56
Hình 3.14: Mạch nguyên lý khối cảm biến hồng ngoại........................................................56
Hình 3.15: Mạch thực tế khối cảm biến hồng ngoại............................................................57
Hình 3.16: Mạch nguyên lý khối RF...............................................................................................58
Hình 3.17: Mạch thực tế khối RF....................................................................................................58
Hình 4.1: Lưu đồ chương trình chính..........................................................................................59
Hình 4.2: Lưu đồ xử lý tin nhắn...................................................................................................... 60
Hình 4.3: Lưu đồ giám sát nhiệt độ.............................................................................................61

Hình 4.4: Lưu đồ chương trình quét thẻ RFID.........................................................................62
Hình 4.5: Lưu đồ chương trình cảm biến chống trộm........................................................63
Hình 4.6: Lưu đồ chương trình điều khiển cửa gara bằng sóng RF..............................64

SVTH: Trần Ngọc Thanh

6


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

LỜI NÓI ĐẦU
Tình hình cháy nổ ở nước ta hiện nay đang ở mức khá cao, những vụ cháy nhà
do chập điện, nổ bình ga, do thắp nến... đang xảy ra khá nhi ều. Bên c ạnh đó tình
hình đột nhập trộm tài sản cũng đang gây ra rất nhiều bức xúc cho người dân.
Nắm bắt được vấn đề đó, từ những kiển thức đã được học tại Khoa Đi ện
trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, nhóm chúng em đề ra ý tưởng thi ết k ế m ột
hệ thống nhà thông minh. Đề tài được mang tên “ Ứng dụng vi đi ều khi ển PIC
16F877A để điều khiển nhà thông minh”. Đề tài này sẽ giải quy ết được các vấn
đề an ninh xã hội đang cấp bách hiện nay như cảnh báo cháy n ổ trong các h ộ gia
đình, cảnh báo trộm đột nhập trái phép, các thi ết bị đi ện được đi ều khi ển t ừ xa
thông qua mạng điện thoại di động. Đề tài sử dụng các linh ki ện đơn gi ản, chi
phí lắp đặt thấp nên mọi nhà đều có thể lắp đặt sử dụng được.
Tuy nhiên đề tài điều khiển được thiết bị khơng nhiều, kết cấu cịn khá đơn
giản. nhóm hi vọng đây là tài liệu bổ ích dành cho nh ững ai quan tâm và mong
muốn phát triển theo cơng nghệ điều khiển này.
Nhóm cũng rất mong nhận được sự đóng góp của q thầy cơ, các bạn sinh
viên để cùng nhau có kiến thức sâu sắc hơn và có kinh nghiệm tơt h ơn trong vi ệc

thi cơng phần cứng cho một mơ hình hồn chỉnh.

Nhóm sinh viên thực hiện
Tr ần Ng ọc Thanh
Tr ương Ng ọc Vũ

SVTH: Trần Ngọc Thanh

7


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

Chương 1
TỔNG QUAN NHÀ THƠNG MINH
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
1.1.1 Nhà thơng minh là gì?
Ngày nay, với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên ti ến, th ế gi ới c ủa
chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hi ện đ ại h ơn. Và khái ni ệm
về ngôi nhà thông minh đã ra đời. Một ngôi nhà thông minh là một giải pháp đi ều
khiển tích hợp cho các căn hộ cao cấp, tích hợp các thi ết bị điện tử, nghe nhìn,
truyền thơng thành một hệ thống hồn chỉnh và thống nhất.
Nhà thông minh (tiếng Anh: Smart Home hoặc Intellihome) là kiểu nhà được
lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có tác dụng tự động hóa hồn tồn hoặc bán tự
động, thay thế con người trong thực hiện một hoặc một số thao tác qu ản lý, đi ều
khiển.
Trong căn nhà thơng minh, đồ dùng trong nhà từ phịng ng ủ, phòng khách đ ến
toilet đều gắn các bộ điều khi ển điện tử có thể kết n ối v ới Internet và điện

thoại di động, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa hoặc l ập trình cho
thiết bị ở nhà hoạt động theo lịch. Thêm vào đó, các đ ồ gia d ụng có th ể hi ểu
được ngơn ngữ của nhau và có khả năng tương tác với nhau.
1.1.2 Tình hình ứng dụng nhà thơng minh trên thế giới
Ở nhiều nước phát triển, hạ tầng hiện đại, nhà thông minh đã được th ịnh
hành từ lâu và người ta khơng coi nó là thứ xa xỉ, mà là những cái cần thi ết, r ất
đời thường khiến cuộc sống tiện nghi hơn.
Hiện tại trên thế giới có rất nhiều hãng cung cấp nhà thơng minh. trong đó n ổi
bật nhất là các hãng Home Automation Inc (HAI- Nay là Leviton security &
Automation), ELK, Vantage, Control4.
SVTH: Trần Ngọc Thanh

8


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

Dưới đây là một số nhà thơng minh nổi tiếng thế giới:

Hình 1.1: Biệt thự Thái Bình Dương của Bill Gates
Biệt thự Thái Bình Dương của Bill Gates, được mệnh danh là "ngơi nhà thơng
minh" đầu tiên trong lịch sử lồi người cả về nghĩ đen và nghĩa bóng, do có
những hệ thống trang, thiết bị điện tử tinh vi, hi ện đại và rất ph ức t ạp đ ược b ố
trí ở nội thất bên trong

SVTH: Trần Ngọc Thanh

9

Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

Hình 1.2: Biệt thự Cape Cod ở Cotuit, Massachusetts
Công nghệ của ngôi nhà thông minh rộng 7,6 mẫu (gần 31.000 mét vuông)
không chỉ là các hệ thống trong nhà chính gồm 4 phòng ngủ, mà còn c ả ánh sáng,
nhiệt và các tiện nghi khác trong cả ngôi nhà để hàng 1 phịng ngủ. H ệ th ống
cơng nghệ này điều khiển audio/video, 14 chiếc TV màn hình ph ẳng và c ả nhi ệt
độ trong hầm rượu vang.
Ngơi biệt thự có 4 năm tuổi này cũng có tới 8 phịng t ắm, 4 lò s ưởi và m ột b ể
bơi cực đẹp

SVTH: Trần Ngọc Thanh

10


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

Hình 1.3: Biệt thự tháp Clock ở Brooklyn, New York
Những khung cửa sổ của ngôi nhà này rất đặc biệt, được chạm khắc hình ảnh
4 chiếc đồng hồ khổng lồ, và cả bốn chiếc đồng hồ này vẫn đang hoạt đ ộng bình
thường. Ngồi ra, ngơi nhà được trang bị các hệ thống kỹ thu ật s ố v ới h ệ th ống
điều khiển Crestron kiểm soát ánh sáng, nhiệt, điều hồ khơng khí, nghe/nhìn và
bóng râm.

Những tiện nghi khác của ngơi nhà bao gồm 3,5 phịng ng ủ, c ầu thang máy
riêng, trần nhà cao từ 16-50 foot (4,8 mét đến 15 mét) và dịch vụ bảo vệ 24 giờ.

SVTH: Trần Ngọc Thanh

11


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

Hình 1.4: Biệt thự Tuxedo Park ở Atlanta, Georgia
Ngôi biệt thự rộng 2 mẫu (hơn 8.000 mét vuông) này h ội tụ đầy đủ m ọi loại
công nghệ tiên tiến nhất, từ nhà hát tại gia có giá g ần 1 tri ệu USD đ ến h ệ th ống
ánh sáng, nhiệt và rất nhiều thứ bạn có thể điều khiển từ xa.
Hầu như mọi căn phịng trong ngơi nhà đều kết n ối v ới h ệ th ống b ảo m ật và
âm nhạc, được trang bị cáp CAT5, hệ thống tổng đài đi ện thoại PBX và truy c ập
Internet tốc độ cao. Ngồi ra, căn nhà cũng có h ệ th ống nhi ệt/làm mát công ngh ệ
cao và các cửa sổ điều chỉnh nhiệt cùng chức năng cách nhi ệt hữu dụng.
1.1.3 Tình hình nhà thơng minh trong nước:
Cụm từ nhà thông minh đã bắt đầu xuất hiện nhi ều hơn ở Việt Nam trong vài
năm trở lại đây, khi mà các căn hộ hiện đại mọc lên, các tịa bi ệt th ự hay các cơng
trình lớn do Nhà nước đầu tư… Cùng với nó là sự hiện di ện của nhi ều công ty
cung cấp giải pháp nhà thông minh tại thị trường Việt Nam.

SVTH: Trần Ngọc Thanh

12

Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

Nhìn chung, hiện nay ở Việt Nam có rất nhi ều cơng ty cung c ấp gi ải pháp nhà
thông minh nhưng ít có doanh nghiệp cung cấp được đồng b ộ, tổng th ể các gi ải
pháp điều khiển thông minh trong tòa nhà theo đúng tiêu chu ẩn châu Âu và Mỹ.
Đa số các doanh nghiệp Việt Nam hiện nay thiên về cung cấp một s ố gi ải pháp
nhở lẻ như giải pháp về an ninh, an toàn trong các tịa nhà và th ường thì m ỗi
doanh nghiệp có một thế mạnh. Các thiết bị đi kèm gi ải pháp nhà thông minh
cũng được nhập khẩu từ thị trường châu Á nhiều hơn.
Điển hình nhà thơng minh bậc nhất Việt Nam chính là Trung Tâm hành chính
Đà Nẵng.

Hình 1.5: Trung tâm hành chính Đà Nẵng

SVTH: Trần Ngọc Thanh

13


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

Hình 1.6: Nhà thông minh Bkav SmartHome tại khu đô thị Phú Mỹ Hưng TP. Hồ Chí
Minh
1.1.4: Lý do chọn đề tài
Để đầu tư sử dụng giải pháp nhà thông minh dù là gi ải pháp đ ồng b ộ toàn

diện đến giải pháp nhỏ lẻ đều phải phụ thuộc vào túi tiền của nhà đầu tư, trong
khi mặt bằng chất lượng cuộc sống của người Việt Nam vẫn còn th ấp; Thi ết k ế
ban đầu của căn nhà đang ở. Nếu chỉ đầu tư 1 vài giải pháp liên quan đ ến an
ninh, an tồn trong tịa nhà có thể không thay đổi nhiều đ ến thi ết k ế ban đ ầu
nhưng nếu là giải pháp điều khiển tương đối tổng th ể thì lại rất phức t ạp. Vì
nhà cung cấp giải pháp phải lắp đặt lại đường dây đi ện, trong khi hi ện nay các
đường đây đều chạy ngầm trong tường. Cũng chính vì phụ thuộc vào những yếu
tố trên nên thị trường nhà thông minh hiện nay ở Việt Nam chủ y ếu ch ỉ tri ển
khai nhiều cho đối tượng là các tòa biệt thự, căn hộ cao cấp, nhà hàng khách s ạn
lớn, các dự án lớn của Nhà nước,…
Với ước muốn cho mọi nhà, mọi người dân đều có th ể ti ếp cận tới gi ải pháp
nhà thông minh, giúp tiết kiệm bớt phí sinh hoạt cũng như an tồn cho chính b ản
thân và gia đình. Nhóm chúng em quyết định chọn đề tài “ Ứng d ụng PIC
SVTH: Trần Ngọc Thanh

14


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

16F877A điều khiển nhà thơng minh”. Các thiết bị trong gia đình sẽ được giám
sát và điều khiển từ xa qua mạng SMS.

1.2 Mơ hình chung về nhà thơng minh

Hình 1.7: Sơ đồ tổng quan hệ thống
Dù đang ở rất xa ngôi nhà, người sử dụng có thể dùng máy tính được kết n ối
với mạng Internet hoặc các thiết bị như điện thoại, máy tính b ảng có h ỗ tr ợ tin

nhắn SMS để gửi tín hiệu tới bộ điều khi ển tác động lên các thi ết b ị đi ện trong
gia đình. Điều này rất thuật tiện khi bạn thường xuyên phải ra khỏi nhà và muốn
cập nhật trạng thái và điều khiển hoạt động của các thiết bị điện trong ngôi nhà.
- Sơ đồ khối của bộ điều khiển:

SVTH: Trần Ngọc Thanh

15


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

KHỐI CẢM BIẾN
HỖNG NGOẠI

KHỐI CẢM

KHỐI RFID

BIẾN NHIỆT ĐỘ
VI ĐIỀU KHIỂN
16F877A

KHỐI GIAO

KHỐI HIỆN
THỊ LCD

TIẾP SMS SIM
900A

KHỐI CÔNG SUẤT

Thiết bị 1

Thiết bị 2

Thiết bị 3

Thiết bị 4

Thiết bị 5

Thiết bị 6

Hình 1.8: Sơ đồ khối của bộ điều khiển
Chức năng từng khối:
SVTH: Trần Ngọc Thanh

16


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

• Khối giao tiếp SMS:
Gồm Module SIM900, có chức năng gửi nhận tin nhắn SMS cho vi ệc đi ều khi ển

các thiết bị. Module SIM900 được kết nối với vi điều khi ển PIC16F877A, có
nhiệm vụ nhận SMS gửi tới vi điều khiển và gửi SMS tới người sử dụng khi có
u cầu.
• Khối vi điều khiển PIC16F877A
Khối trung tâm trong việc xử lý và điều khiển. Vi điều khi ển nh ận tín hi ệu t ừ
khối giao tiếp SMS, khối giao tiếp Ethernet và cảm bi ến, sau đó đ ưa ra tín hi ệu
điều khiển đồng thời hiển thị lên LCD.
• Khối cảm biến nhiệt độ
Cảm biến được sử dụng là LM35 có nhiệm vụ đo nhiệt độ và gửi tín hi ệu tới vi
điều khiển. Khi nhiệt độ đo được lớn hơn giá trị cho phép thì vi đi ều khi ển phát
tín hiệu cảnh báo.
• Khối cảm biến hồng ngoại
Gồm 3 cặp led hồng ngoại thu – phát tín hiện, phát hi ện v ật c ản trong ph ạm vi
hoạt động, chúng được nối với một con opamp LM339 để tạo xung tín hiệu ra.
Khi có trộm đột nhập, cặp led thu – phát sẽ truy ền một tín hi ệu đ ến LM339, t ừ
đó xuất ra một xung đến chân transistor C1815 để kích mở relay, làm h ệ th ống
loa báo động hoạt động.
• Khối RFID
Là khối có nhiệm vụ đóng mở cửa chính, quản lý số người vào ra kh ỏi nhà. Kh ối
này hoạt động thay cho hệ thống ổ khóa thơng thường. Từ đó giúp ngơi nhà ln
được an tồn, tránh kẻ gian đột nhập.
• Khối hiển thị LCD

SVTH: Trần Ngọc Thanh

17


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

Gồm TEXT LCD 16x2, có nhiệm vụ hiện thị các thơng tin có liên quan t ới vi ệc
điều khiển, giúp cho giao diện giữa người dùng và thiết bị trực quan hơn.
• Khối cơng suất
Khối này bao gồm 4 BJT C1815 có nhiệm vụ khuếch đại đi ện áp đ ể kích cho
relay. Khối cơng suất với dịng thấp, đáp ứng tải tiêu tụ công su ất dân d ụng nh ư
bóng đèn.
• Khối nguồn
Tạo nguồn với hai mức điện áp 5V cấp cho vi điều khi ển và 3V3 cấp cho
ENC26JC0. Ngoài ra module SIM900 được cấp nguồn với điện áp 4V.
Trong đồ án tốt nghiệp này, em đề xuất các phương án và gi ải quy ết các vấn
đề cho ngôi nhà thông minh như sau:
-

Giám sát và điều khiển hệ thống ánh sáng trong nhà thông qua mạng SMS
Giám sát nhiệt độ phòng, hiện thị LCD và cảnh báo cháy khi nhi ệt đ ộ v ượt

-

quá giá trị cài đặt
Tự động bật tắt quạt khi thay đổi nhiệt độ
Hệ thống cảnh báo trộm bằng cảm biến quang
Hệ thống mở cửa tự động thơng qua cơng nghệ RFID
Đóng mở cửa Gara ơ tơ bằng sóng RF

SVTH: Trần Ngọc Thanh

18

Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

Chương 2
TỔNG QUAN CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG ĐỀ TÀI
2.1. Vi điều khiển PIC16F877A
PIC là tên viết tắt của “Programmable Intelligent computer” do hãng General
Instrument đặt tên cho con vi điều khiển đầu tiên của h ọ.Hãng Micrchip ti ếp t ục
phát triển sản phầm này và cho đến hàng đã tạo ra gần 100 loại s ản ph ẩm khác
nhau.
PIC16F887A là dịng PIC khá phổ biến, khá đầy đủ tính năng phục v ụ cho h ầu
hết tất cả các ứng dụng thực tế. Đây là dòng PIC khá dễ cho người m ới làm quen
với PIC có thể học tập và tạo nền tản về họ vi điều khiển PIC của mình.
PIC 16F877A thuộc họ vi điều khiển 16Fxxx có các đặt tính sau:
 Ngơn ngữ lập trình đơn giản với 35 lệnh có độ dài 14 bit.
 Tất cả các câu lệnh thực hiện trong 1 chu kì lệnh ngoại trừ 1 s ố câu l ệnh
rẽ nhánh thực hiện trong 2 chu kì lệnh. Chu kì l ệnh b ằng 4 l ần chu kì dao
động của thạch anh.
 Bộ nhớ chương trình Flash 8Kx14 words, với khả năng ghi xoá khoảng 100









ngàn lần.
Bộ nhớ Ram 368x8bytes.
Bộ nhớ EFPROM 256x8 bytes.
Khả năng ngắt (lên tới 14 nguồn cả ngắt trong và ngắt ngoài).
Ngăn nhớ Stack được chia làm 8 mức.
Truy cập bộ nhớ bằng địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp.
Dải điện thế hoạt động rộng: 2.0V đến 5.5V.
Nguồn sử dụng 25mA.
Công suất tiêu thụ thấp: <0.6mA với nguồn 5V, 4MHz; 20uA v ới ngu ồn 3V,

32 kHz.
 Có 3 timer: timer0, 8 bit chức năng định thời và b ộ đ ếm v ới h ệ s ố t ỷ l ệ
trước.Timer1, 16 bit chức năng bộ định thời, bộ đếm với hệ số tỷ lệ trước,

SVTH: Trần Ngọc Thanh

19


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

kích hoạt chế độ Sleep.Timer2, 8 bit chức năng định thời và bộ đếm với hệ
số tỷ lệ trước và sau.
 Có 2 kênh Capture/ so sánh điện áp (Compare)/đi ều ch ế đ ộ r ộng xung
PWM 10 bit / (CCP).
 Có 8 kênh chuyển đổi ADC 10 bit.
 Cổng truyền thông nối tiếp SSP với SPI phương thức chủ và I 2C
(chủ/phụ).Bộ truyền nhận thông tin đồng bộ, dị bộ (USART/SCL) có kh ả

năng phát hiện 9 bit địa chỉ.
 Cổng phụ song song (PSP) với 8 bít mở rộng, với RD, WR và CS đi ều khi ển.
- Sơ đồ chân của PIC 16F877A

Hình 2.1: Sơ đồ chân của PIC 16F877A

SVTH: Trần Ngọc Thanh

20


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý của PIC 16F877A
Từ sơ đồ chân và sơ đồ nguyên lý ở trên, ta rút ra các nhận xét ban đầu như sau :
-

PIC16F877A có tất cả 40 chân
40 chân trên được chia thành 5 PORT, 2 chân cấp ngu ồn, 2 chân GND, 2

-

chân thạch anh và một chân dùng để RESET vi đi ều khi ển.
5 port của PIC16F877A bao gồm :

+ PORT B: 8 chân
+ PORT D: 8 chân
+ PORT C: 8 chân

+ PORT A: 6 chân
+ PORT E: 3 chân

SVTH: Trần Ngọc Thanh

21


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

2.2. Tổng quan module Sim900

Hình 2.3: Module Sim900
Sim900 là một module GSM/GPRS cực kỳ nhỏ gọn, được thi ết kế cho th ị
trường toàn cầu. Sim900 hoạt động được ở 4 băng tần GSM 850MHz, EGSM
900MHz, DCS 1800MHz và PCS 1900MHz như là một loại thiết bị đầu cuối v ới
một Chip xử lý đơn nhân đầy sức mạnh, tăng cường các tính năng quan tr ọng
dựa trên nền vi xử lý ARM926EJS, mang lại nhi ều lợi ích từ kích th ước nh ỏ g ọn
(24x24 mm), đáp ứng những yêu cầu về không gian trong các ứng dụng M2M.
Sim900 là được xem như là một chiếc điện thoại v ới các ch ức năng t ừ c ơ b ản
như: nghe gọi, nhắn tin cho đến GPRS.
Giao tiếp vật lý trong ứng dụng điện thoại của SIM900 là 60 chân, nó cung c ấp
tất cả các giao diện vật lý giữa module Sim và bo mạch của khách hàng:
- Có Serial port và Debug port giúp dễ dàng hơn trong vi ệc phát tri ển ứng d ụng.
- Một kênh audio bao gồm Input của Microphone và Ouput của Speaker.
- Có thể dễ dàng được cấu hình bằng lệnh AT qua cổng giao tiếp nối ti ếp.
- Giao tiếp với simcard giống như điện thoại di động.
SIM900 hỗ trợ giao thức TCP/IP, rất hữu ích cho vi ệc truy ền d ữ li ệu trên

Internet.

SVTH: Trần Ngọc Thanh

22


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

SIM900 được thiết kế với cơng nghệ tiết kiệm năng lượng vì vậy mức tiêu thụ
chỉ ở mức 1.5mA ở trong chế độ SLEEP.
Để hiện thực việc nhắn tin qua sim900 thì chỉ cần Serial port của sim900 đ ể g ửi,
nhận các AT command
- Sơ đổ chân của sim900:

Hình 2.4: Sơ đồ chân của Sim900
- Các thông số kỹ thuật của sim 900:
+ Nguồn cung cấp khoảng 3,2 – 4,8V
+ Nguồn lưu trữ
+ Băng tần
SVTH: Trần Ngọc Thanh

23


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

• EGSM 900Mhz, DCS 1800 Mhz và PCS 1900Mhz
• Phù hợp với GSM Pha 2/2+
+ Loại GSM là loại MS nhỏ
+ Kết nối GPRS
• GPRS có nhiều rãnh loại 8 ( lựa chọn )
• GPRS có nhiều ránh loại 10 ( tự động )
+ Giới hạn nhiêt độ:
• Bình thường -90oCtới +70oC
• Hạn chế : - 35oC tới -90oC và +70oC tới +80oC
• Nhiệt độ bảo quản: -45oC tới 85oC
+ Dữ liệu GPRS:
• GPRS dữ liệu tải xuống: Max 85.6 kbps
• GPRS dữ liệu tải lên: Max 42.8 kbps
• Sơ đồ mã hóa: CS-1, CS-2, CS-3 và CS-4
• Sim 900 hổ trợ giao thức PAP ,kiểu sử dụng kết nối PPP
• Sim 900 tích hợp giao thức TCP/IP
• Chấp nhận thơng tin được điều chỉnh rộng rãi
+ CSD:
• Tốc độ truyền dẫn CSD: 2; 4; 8; 9; 6; 14 KPPS
• Hỗ trợ USSD
+ SMS:
SVTH: Trần Ngọc Thanh

24


Đồ Án Tốt Nghiệp

GVHD: Th.s Nguyễn Thị Kim Trúc

• MT, MO, CB, Text and PDU mode
• Bộ nhớ SMS: Sim, card

+ FAX:
• Nhóm 3 loại 1
+ Sim card:
• Hỗ trợ sim card: 1,8v ; 3v
+ Anten ngồi:
• Kết nối thơng qua anten ngồi 500km hoặc đế anten
+ Âm thanh:
• Dạng mã hịa âm thanh.
• Mức chế độ (ETS 06.20)
• Tồn bộ chế độ (ETS 06.10)
• Tồn bộ chế độ tăng cường (ETS 06.50/ 06.06/ 06.80)
• Loại bỏ tiếng dội
+ Giao tiếp nối tiếp và sự ghép nối:
• Cổng nối tiếp: 7 Cổng nối tiếp( ghép nối)
• Cổng kết nối có thể Sd với CSD Fax, GPRS và gửi l ệnh ATCommand tới
mudule điều khiển
• Cổng nối tiếp có thể Sd chức năng giao tiếp
• Hỗ trợ tốc độ truyền 1200 BPS tới 115200 BPS
SVTH: Trần Ngọc Thanh

25