Bên mình chuyên nhận thiết kế các đồ án, dự án cơ điện tử, tự động hóa...
Ln đảm bảo thời gian hoàn thành, chất lượng sản phẩm và giá cả.
---------------Các bạn có nhu cầu hỗ trợ đồ án ,đặt đồ án, liên hệ :
� />� Số điện thoại & zalo : 0565271668
� Kênh YouTube, list đồ án :
/>#DienTuNGON
BỘ CÔNG THƯƠNG
xxx
--------------------------------------xxxx
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CNKT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VÀ CẢNH BÁO
CHỐNG TRỘM XE MÁY
CBHD:
Sinh viên:
Mã số sinh viên: xxx
CNKT ĐIỆN TỬ- VIỄN THƠNG
Hà Nội – 202x
LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành báo cáo đồ án này, lời đầu tiên em xin cảm ơn chân thành
đến tồn thể thầy cơ trong trường Đại học xxx và các thầy cô trong khoa Điện
tử, những người đã tận tình hướng dẫn, dạy dỗ và trang bị cho em những kiến
thức bổ ích trong bốn năm vừa qua.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy đã hướng dẫn cho
em những kiến thức, kỹ năng cơ bản cần có để hồn thành đồ án này.
2
Sau cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã động
viên, cổ vũ và đóng góp ý kiến trong qua trình học tập, nghiên cứu cũng như
quá trình làm báo cáo đồ án tốt nghiệp.
Tuy nhiên trong quá trình làm đồ án, vì kiến thức cịn hạn chế nên em
vẫn cịn nhiều thiếu sót khi tìm hiểu, đánh giá và trình bày về đồ án. Rất mong
nhận được sự quan tâm, góp ý của các thầy cô giảng viên bộ môn để đồ án
của em được đầy đủ và hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên
LỜI CAM ĐOAN
Để hoàn thành đề tài này em có tham khảo một số tài liệu có liên quan
đến cảm biến rung SW-420, module sim 800L, module gps neo 06 và vi điều
khiển STM32F103C8T6 .
Em xin cam đoan đề tài này là do em thực hiện, các số liệu và kết quả
của đề tài này là trung thực. Mọi sự giúp đỡ cho bài báo cáo này đã được cảm
ơn và các thơng tin trích dẫn trong bài báo cáo đã được ghi rõ nguồn gốc.
Hà Nội, tháng xx năm 202x
Sinh viên
3
4
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN..................................................................................................2
LỜI CAM ĐOAN............................................................................................3
MỤC LỤC........................................................................................................4
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT........................................................................6
DANH SÁCH HÌNH ẢNH.............................................................................7
LỜI MỞ ĐẦU..................................................................................................9
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẢNH BÁO NỒNG ĐỘ
CỒN KHI LÁI XE, XÁC ĐỊNH TAI NẠN GỬI VỊ TRÍ VỀ ĐIỆN
THOẠI............................................................................................................11
1.1 Tổng quan về thực trạng............................................................................11
1.2 Giới thiệu sơ lược về GSM.......................................................................14
1.3 Giới thiệu sơ lược về GPS.........................................................................18
1.4 Một số loại khóa chống trộm xe máy.....................................................23
1.4.1.Khóa đĩa................................................................................................23
1.4.2.Khóa chữ U...........................................................................................24
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.............................................................25
2.1 Giới thiệu về STM32F103C8T6 và kit bluepill........................................25
2.1.1 Vi điều khiển STM32F103C8T6............................................................25
2.1.2 Giới thiệu về kit Bluepill........................................................................27
2.2 Giới thiệu Module Sim 800L....................................................................29
2.2.1 Tổng quan về Module Sim 800L............................................................29
2.2.2 Đèn báo trạng thái Module.....................................................................31
2.2.3.Chọn loại ăng-ten cho Module SIM800L..............................................32
2.2.4.Cấp nguồn cho Module SIM800L..........................................................33
5
2.2.5.Sơ đồ chân của Module SIM800L.........................................................34
2.3 Giới thiệu về Module GPS neo 06............................................................35
2.3.1.Tổng quan về Module GPS Neo 06.......................................................35
2.3.2.Thông số kỹ thuật của module định vị GPS Neo-6m.............................35
2.4 Module cảm biến rung SW-420................................................................38
2.4.1. Tính năng...............................................................................................38
2.4.2.Ngun lý hoạt động..............................................................................39
2.4.3.Thơng số kỹ thuật...................................................................................39
2.4.4.Sơ đồ chân..............................................................................................39
2.5 Buzzer , nút bấm........................................................................................40
2.6 Một số giao thức truyền thông giữa cảm biến và vi điều khiển................40
2.6.1 Giao tiếp onewire...................................................................................40
2.6.2 Giao tiếp UART.....................................................................................44
2.6.3 Giao tiếp SPI..........................................................................................53
6
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
Viết tắt
USB
SMS
Tiếng việt
Một chuẩn kết nối tuần tự đa
dụng trong máy tính
Universal Asynchronous Receiver- Truyền thơng nối tiếp hoặc
Transmitter
song song
Direct Current
Dòng điện một chiều
Printed Circuit Board
Mạch in
Time Division Multiple Access
Những liên kết vô tuyến kiểu
mạng lưới với nhiều các điểm
truy nhập
Short Message Services
Dịch vụ tin nhắn ngắn
I/O
Input/Output
Đầu vào/Đầu ra
ADC
Analog-to-Digital Converter
Mạch chuyển đổi tương tự/số
PWM
Pulse-width modulation
Điều chế độ rộng xung
SRAM
Static Random Access Memory
Bộ nhớ tĩnh
UART
DC
PCB
TDMA
Tiếng anh
Universal Serial Bus
7
DANH SÁCH HÌNH Ả
Hình 1. 1 Xe máy là phương tiện giao thơng chính hiện nay..........................11
Hình 1. 2 hệ thống Global system for mobile.................................................13
Hình 1. 3 GPS..................................................................................................17
Hình 1. 4 Các thành phần của hệ thống GPS..................................................17
Hình 1. 5 Vệ tinh.............................................................................................18
Hình 1. 6 các trạm điều khiển GPS.................................................................19
Hình 1. 7 Một vài thiết bị thu nhận GPS.........................................................20
Hình 1. 8 Khố đĩa chống trộm xe máy..........................................................21
Hình 1. 9 Khố chữa U....................................................................................22
Y
Hình 2. 1 Chip STM32F103C8Tx...................................................................24
Hình 2. 2 Kit Bluepill......................................................................................26
Hình 2. 3 sơ đồ chân kit bluepill.....................................................................27
Hình 2. 4 Mạch nguyên lý kit Bluepill............................................................28
Hình 2. 5 Module Sim 800L............................................................................29
Hình 2. 6 Mặt trước của module sim 800L.....................................................29
Hình 2. 7 Mặt sau Module Sim 800L..............................................................30
Hình 2. 8 Đèn báo trạng thái Module Sim......................................................31
Hình 2. 9 Module Sim ăng-ten xoắn ốc..........................................................31
Hình 2. 10 Module Sim ăng-ten GSM 3dBi....................................................32
Hình 2. 11 Thơng số kỹ thuật Module Sim.....................................................33
Hình 2. 12 Sơ đồ chân của Module Sim..........................................................33
8
Hình 2. 13 Module GPS Neo 06.....................................................................35
Hình 2. 14 Sơ đồ mạch nguyên lý module GPS neo06...................................36
Hình 2. 15 Mặt sau và một số kích thước module GPS NEO06.....................37
Hình 2. 16 Cảm biến rung SW420..................................................................38
Hình 2. 17 Sơ đồ mạch....................................................................................38
Hình 2. 18 Sơ đồ chân SW420........................................................................39
Hình 2. 19 Buzzer............................................................................................40
Hình 2. 20 Giao tiếp onewire..........................................................................41
Hình 2. 21 Các thao tác hoạt động của giao tiếp onewire...............................42
Hình 2. 22 Bảng giá trị thời gian.....................................................................42
Hình 2. 23 Một số thiết bị sử dụng giao tiếp UART.......................................44
Hình 2. 24 giao tiếp song song........................................................................45
Hình 2. 25 Giao tiếp nối tiếp...........................................................................46
Hình 2. 26 Gaio tiếp UART...........................................................................47
Hình 2. 27 Kết nối chân truyền nhận UART'..................................................48
Hình 2. 28 Kết nối giữa các thành phần trong giao tiếp UART......................49
Hình 2. 29 Khung truyền UART.....................................................................50
Hình 2. 31 I2C.................................................................................................53
Hình 2. 32 truyền nhận trong giao thức I2C....................................................53
Hình 2. 33 Khung truyền I2C..........................................................................54
Hình 2. 34 địa chỉ trong I2C............................................................................54
Hình 2. 35 Quá trình truyền nhận dữ liệu........................................................55
9
Hình 3. 1 Sơ đồ khối của hệ thống..................................................................59
Hình 3. 2 Khối nguồn......................................................................................60
Hình 3. 3 Khối vi điều khiển...........................................................................60
Hình 3. 4 Khối Module GPS...........................................................................61
Hình 3. 5 Khối Module Sim............................................................................61
Hình 3. 6 Khối cảm biến rung.........................................................................62
Hình 3. 7 Khối Buzzer.....................................................................................62
Hình 3. 8 Sơ đồ tồn bộ hệ thống....................................................................63
Hình 3. 9 Altium designer................................................................................64
Hình 3. 10 Mạch in 2D....................................................................................66
Hình 3. 11 Mạch in 3D....................................................................................66
Hình 3. 12 Mạch thực tế..................................................................................67
Hình 3. 13 Đóng vỏ thiết bị.............................................................................67
10
LỜI MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Ngày nay, chúng ta đang sống trong một xã hội ngày càng phát triển
nhanh chóng do sự phát triển mạnh mẽ của các ngành kinh tế, cơng nghệ,
cơng nghiệp....trước sự phát triển đó thì ô tô ngày càng được nhiều người sử
dụng. Do vậy ngày càng nhiều các công nghệ ra đời phục vụ cho các yêu cầu
của người lái.
Trong quá trình tham gia giao thơng thì tai nạn và một trong những vấn
đề nghiêm trọng có nguy cơ ảnh hưởng đến tính mạng cao nếu khơng được xử
lí kịp thời. Tai nạn có thể xay ra trong nhiều trường hợp có thể do các yếu tố
bất ngờ hay cũng có thể do bản thân người lài khi dùng các chất kích thích khi
lái xe.
Trước thực trạng trên, em đã nảy sinh ý tưởng chế tạo ra một hệ thống
cảnh báo nồng độ cồn khi lái xe, xác định tai nạn và gửi vị trí về điện thoại.
Hệ thống có độ ổn định cao, chi phí thấp, phù hợp với điều kiện kinh tế của
người dân Việt Nam để giúp các chủ xe an tồn hơn khi tham gia giao thơng
Dưới sự hướng dẫn của thầy xxx. Em quyết định chọn đồ án “ TỔNG
QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VÀ CẢNH BÁO CHỐNG TRỘM XE
MÁY” để làm đồ án. Đồ án được bố cục thành 4 chương:
Chương 1: tổng quan về hệ thống định vị và cảnh báo chống
trộm xe máy
Chương 2: Cơ sở lý thuyết.
Chương 3: Thiết kế mạch.
Chương 4: Kết luận và hướng phát triển.
11
Mục tiêu đồ án
Mục tiêu đồ án em đặt ra sau khi hoàn thành xong là:
Mục tiêu cá nhân:
Nắm bắt được cấu trúc phần cứng, sơ đồ khối, nguyên lý làm việc của
mạch điều khiển.
Tìm hiểu về lập trình vi điều khiển stm32f103c8t6.
Biết cách làm một đồ án hoàn chỉnh phục vụ cho việc làm đồ án tốt
nghiệp về sau.
Mục tiêu sản phẩm:
Sản phẩm hoạt động ổn định với đầy đủ các chức năng cần thiết cho việc
chống trộm.
Sản phẩm nhỏ, gọn, mang tính thẩm mỹ cao.
Giá thành sản phẩm phù hợp với người tiêu dùng hiện nay.
Đối tượng nghiên cứu:
+ Vi điều khiển STM32F103C8T6
+ Cảm biến rung SW 420
+ Module GPS NEO-6M
+ Module SIM800L GSM / GPRS
Phương pháp nghiên cứu:
Tham khảo tài liệu: Các đề tài liên quan, tìm kiếm thông tin trên Internet.
Tự thiết kế và viết phần mềm điều khiển theo các yêu cầu đặt ra (dựa vào
tình hình thực tế của hệ thống điện của xe, hành vi của kẻ trộm).
Thực nghiệm trực tiếp: Phát triển để kiểm tra phần cứng và phần mềm
sau đó điều chỉnh các thông số cho phù hợp với điều kiện thực tế.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:
-Giúp mọi người có thể bảo vệ tài sản của mình.
-Có thể tìm thấy xe dễ dàng trong bãi đỗ xe.
12
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ VÀ
CẢNH BÁO CHỐNG TRỘM XE MÁY
1.1 Tổng quan về thực trạng
Theo thống kê của Dự án xây dựng chiến lược An tồn giao thơng với xe
máy do Quỹ hội nhập Nhật Bản - ASEAN (JAIF) tài trợ, hiện Việt Nam đang
đứng đầu các nước ASEAN về tỷ lệ xe máy trên tổng số phương tiện cơ giới
đường bộ. Nếu giai đoạn 1999 - 2000, số lượng xe máy bình quân mỗi năm
tăng 500.000 xe, thì vào những năm 2001 - 2006, giai đoạn xe máy Trung
Quốc ồ ạt vào thị trường Việt Nam khiến tỷ lệ xe máy tăng hơn 4 lần, bình
quân mỗi năm tăng hơn 2 triệu xe. Từ năm 1990 đến năm 2018, xe máy ở Việt
Nam tăng khoảng 48 lần, từ hơn 1.209.000 xe lên gần 58.170.000.
Trong 2021, doanh số xe máy tại Việt Nam đạt gần 2,5 triệu, trung bình
khoảng 1 phút có gần 5 xe máy mới được tiêu thụ. Hiệp hội các nhà sản xuất
xe máy VAMM cho biết, doanh số của năm 2021 đạt 2.492.372 xe, giảm
8,12% so với năm 2020. Lượng tiêu thụ này tương đương khoảng gần 7.000
xe tiêu thụ mỗi ngày.
Hình 1. 1 Xe máy là phương tiện giao thơng chính hiện nay
Xe máy là phương tiện di chuyển chính hiện nay. Mặc dù có số lượng rất
lớn nhưng hầu hết các xe máy đều không được trang bị hệ thống chống trộm,
13
hoặc nếu có thì chi phí rất đắt đỏ. Ví dụ hệ thống chống trộm và Smartkey
tích hợp trên các dịng xe Honda có giá lên tới 6,8 triệu đồng. Đó là một mức
giá rất cao, khó tiếp cận với đại đa số chủ xe. Hiện nay, tình trạng trộm cắp xe
máy đang diễn ra phức tạp, kẻ trộm rất chuyên nghiệp trong việc phá khóa xe
và lấy xe đi. Tuy nhiên, với các xe được trang bị hệ thống chống trộm thì lại
khơng dễ để làm được điều này.
1.2 Giới thiệu sơ lược về GSM
GSM là viết tắt của từ “The Global System for Mobile
Cpommunication” có nghĩa là mạng thơng tin di động tồn cầu. GSM là tiêu
chuẩn chung cho các thuê bao để khi các thuê bao di chuyển ở những vị trí địa
lí khác nhau nhưng vẫn liên lạc được với nhau.
Về lịch sử hình thành thì vào đầu thập niên 1980 tại châu Âu người ta
phát triển một mạng điện thoại di động chỉ sử dụng trong một vài khu vực.
Sau đó vào năm 1982 nó được chuẩn hoá bởi CEPT (European Conference of
Postal and Telecommunications Administrations) và tạo ra Groupe Spécial
Mobile (GSM) với mục đích sử dụng chung cho toàn châu Âu.
Mạng điện thoại di động sử dụng công nghệ GSM được xây dựng và đưa
vào sử dụng đầu tiên bởi Radiolinja ở Phần Lan.
Vào năm 1989 công việc quản lý tiêu chuẩn vá phát triển mạng GSM
được chuyển cho viện viễn thông châu Âu (European Telecommunications
Standards Institute - ETSI), và các tiêu chuẩn, đặc tính phase 1 của cơng nghệ
GSM được cơng bố vào năm 1990. Vào cuối năm 1993 đã có hơn 1 triệu thuê
bao sử dụng mạng GSM của 70 nhà cung cấp dịch vụ trên 48 quốc gia.
Các mạng điện thoại GSM sử dụng cơng nghệ TDMA-Time Division
Multiple Access có nghĩa là phân chia các truy cập theo thời gian. Công nghệ
này cho phép 8 máy điện thoại di động có thể sử dụng chung một kênh đàm
thoại bằng cách mỗi máy điện thoại di động sẽ sử dụng 1/8 khe thời gian để
truyền và nhận dữ liệu. Hiện nay, ở nước ta có các nhà mạng sau sử dụng
cơng nghệ TDMA : Vinaphone, Viettel, Mobiphone.
14
Ngồi cơng nghệ TDMA ra, cịn có có nghệ CDMA-Code Division
Multiple Access có nghĩa là phân chia các truy cập dựa theo mã. CDMA sử
dụng mã số cho mỗi cuộc gọi, CDMA không dùng một kênh tần số để đàm
thoại như TDMA mà sử dụng cả một phổ tần số gồm nhiều kênh truyền cùng
lúc để thực hiện đàm thoại.
Cấu trúc cơ bản của mạng di động gồm có MSC-tổng đài chuyển mạch,
BSS-trạm thu phát vô tuyến và MS-điện thoại di động.
Hình 1. 2 hệ thống Global system for mobile
Trạm di động (MS) bao gồm điện thoại di động và một thẻ thông minh
xác thực thuê bao (SIM). SIM cung cấp khả năng di động cá nhân, vì thế
người sử dụng có thể lắp SIM vào bất cứ máy điện thoại di động GSM nào
truy nhập vào dịch vụ đã đăng ký. Mỗi điện thoại di động được phân biệt bởi
một số nhận dạng điện thoại di động IMEI (International Mobile Equipment
Identity). Card SIM chứa một số nhận dạng thuê bao di động IMSI
(International Subcriber Identity) để hệ thống nhận dạng thuê bao, một mật
15
mã để xác thực và các thông tin khác. IMEI và IMSI hoàn toàn độc lập với
nhau để đảm bảo tính di động cá nhân. Card SIM có thể chống việc sử dụng
trái phép bằng mật khẩu hoặc số nhận dạng cá nhân (PIN).
Hệ thống trạm gốc gồm có hai phần Trạm thu phát gốc (BTS) và Trạm
điều khiển gốc (BSC). Hai phần này giao tiếp với nhau qua giao diện Abis,
cho phép các thiết bị của các nhà cung cấp khác nhau có thể "bắt tay" nhau
được.
Trạm thu phát gốc có bộ thu phát vơ tuyến xác định một ô (cell) và thiết
lập giao thức kết nối vô tuyến với trạm di động. Trong một khu đô thị lớn thì
số lượng BTS cần lắp đặt sẽ rất lớn. Vì thế, yêu cầu đối với trạm BTS là chắc
chắn, ổn đinh, có thể di chuyển được và giá thành tối thiểu.
Trạm điều khiển gốc quản lý tài nguyên vô tuyến cho một hoặc vài trạm
BTS. Nó thực hiện thiết lập kênh vô tuyến, phân bổ tần số, và chuyển vùng.
BSC là kết nối giữa trạm di động và tổng đài chuyển mạch di động MSC.
Phần NSS của kiến trúc mạng GSM, thường được gọi là mạng lõi, theo
dõi vị trí của người gọi để cho phép cung cấp các dịch vụ di động. Các nhà
cung cấp dịch vụ di động sở hữu NSS. NSS có nhiều bộ phận khác nhau, bao
gồm trung tâm chuyển mạch di động (MSC) và bộ ghi địa chỉ thường trú
(HLR). Các thành phần này thực hiện các chức năng khác nhau, chẳng hạn
như định tuyến cuộc gọi và Dịch vụ tin nhắn ngắn (SMS), xác thực và lưu trữ
thông tin tài khoản người gọi qua thẻ SIM.
Thành phần trung tâm của hệ thống mạng là tổng đài chuyển mạch di
động MSC. Nó hoạt động giống như một tổng đài chuyển mạch PSTN hoặc
ISDN thông thường, và cung cấp tất cả các chức năng cần thiết cho một thuê
bao di động như: đăng ký, xác thực, cập nhật vị trí, chuyển vùng, định tuyến
cuộc gọi tới một thuê bao roaming (chuyển vùng). MSC cung cấp kết nối đến
mạng cố định ( PSTN hoặc ISDN). Báo hiệu giữa các thành phần chức năng
trong hệ thống mạng sử dụng Hệ thống báo hiệu số 7 (SS7).
16
Bộ ghi địa chỉ thường trú (HLR) và Bộ ghi địa chỉ tạm trú (VLR) cùng
với tổng đài chuyển mạch di động MSC cung cấp khả năng định tuyến cuộc
gọi và roaming cho GSM. HLR bao gồm tất cả các thông tin quản trị cho các
thuê bao đã được đăng ký của mạng GSM, cùng với vị trí hiện tại của thuê
bao. Vị trí của thuê bao thường dưới dạng địa chỉ báo hiệu của VLR tương
ứng với trạm di động. Chỉ có một HLR logic cho tồn bộ mạng GSM mặc dù
nó có thể được triển khai dưới dạng cơ sở dữ liệu phân bố.
Bộ ghi địa chỉ tạm trú (VLR) bao gồm các thông tin quản trị được lựa
chọn từ HLR, cần thiết cho điều khiển cuộc gọi và cung cấp dịch vụ thuê bao,
cho các di động hiện đang ở vị trí mà nó quản lý. Mặc dầu các chức năng này
có thể được triển khai ở các thiết bị độc lập nhưng tất cả các nhà sản xuất tổng
đài đều kết hợp VLR vào MSC, vì thể việc điều khiển vùng địa lý của MSC
tương ứng với của VLR nên đơn giản được báo hiệu. Chú ý rằng MSC không
chứa thông tin về trạm di động cụ thể- thông tin này được chứa ở bộ ghi địa
chỉ..
Có hai bộ ghi khác được sử dụng cho mục đính xác thực và an ninh . Bộ
ghi nhận dạng thiết bị (EIR) là một cơ sở dữ liệu chứa một danh sách của tất
cả các máy điện di dộng hợp lệ trên mạng với mỗi máy điện thoại được phân
biệt bởi số IMEI. Một IMEI bị đánh dấu là khơng hợp lệ nếu nó được báo là
bị mất cắp hoặc có kiểu khơng tương thích. Trung tâm xác thực (AuC) là một
cơ sở dữ liệu bảo vệ chứa bản sao các khoá bảo mật của mỗi card SIM, được
dùng để xác thực và mã hố trên kênh vơ tuyến.
GSM sử dụng các băng tần sau : 900MHz, 1800MHz và 1900MHz. Các
mạng di động ở nước ta đều đang dùng băng tần 900MHz, các nước trên thế
giới thì dùng bằng tần 1800MHz cịn riêng Mỹ thì dùng băng tần 1900MHz.
Đặc điểm chung của mạng thông tin di động GSM:
17
Đáp ứng nhiều dịch vụ tiện ích cả về thơng tin điện thoại và truyền
số liệu
Mã hóa số tín hiệu thoại với tốc độ bit ngày càng thấp, cho phép
ghép nhiều kênh thoại hơn vào dòng bit tốc độ chuẩn.
Giảm tin tức báo hiệu, dành tỉ lệ lớn hơn cho tin tức người dùng.
Có khả năng tương thích với dịch vụ các mạng có sẵn
Tự động cập nhật vị trí từng thuê bao
Áp dụng kĩ thuật mã hóa kênh và mã hóa nguồn
Độ linh hoạt cao, có thể sử dụng các loại máy đầu cuối khác nhau
Tính bảo mật cao
Hiệu quả sử dụng tần số cao nhờ kết hợp FDMA và TDMA
Có khả năng mở rộng được dung lượng bằng việc sử dụng lại tần
số và kĩ thuật phân chia ô
Công nghệ mới làm cho những chiếc điện thoại nhỏ gọn nhẹ hơn.
1.3 Giới thiệu sơ lược về GPS
GPS-Global Positioning System nghĩa là hệ thống định vị toàn cầu. GPS
là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo. Được
nghiên cứu, thiết kế, xây dựng, vận hành và quản lý bởi Bộ Quốc Phòng Hoa
Kỳ. Toạ độ của một điểm sẽ được xác định nếu khoảng cách từ điểm đó đến ít
nhất 3 vệ tinh bất kỳ được xác định.
18
Hình 1. 3 GPS
Các thành phần của hệ thống GPS: Có 3 phần chính
Hình 1. 4 Các thành phần của hệ thống GPS
Phần không gian
Phần này gồm 24 vệ tinh, trong đó có 3 vệ tinh dự trữ, quay trên 6 mặt
phẳng quỹ đạo cách đều nhau và có góc nghiêng so với mặt phẳng xích đạo
của trái đất. Quỹ đạo của vệ tinh hầu như tròn, vệ tinh bay ở độ cao xấp xỉ
20200km so với mặt đất, chu kỳ quay của vệ tinh là 718 m (xấp xỉ 12 giờ).
Do vậy sẽ bay qua đúng điểm cho trước trên mặt đất mỗi ngày một lần, với
cách phân bố như vậy thì tại bất cứ thời điểm nào, ở bất cứ vị trí nào trên trái
đất cũng đều nhìn thấy ít nhất là 4 vệ tinh.
19
Máy phát này tạo ra các tín hiệu tần số cơ sở 10.23 MHZ, từ đây tạo ra
các sóng tải tần số L1= 1227.60 MHZ, các sóng tải được điều biến bởi hai
loại Code khác nhau: C/A – Code và P- Code
Hình 1. 5 Vệ tinh
Phần điều khiển
Phần này gồm 4 trạm quan sát trên mặt đất trong và 1 trạm điều khiển
trung tâm tại Colorado Spings, 4 trạm quan sát trên mặt đặt tại Hawaii (Thái
Bình Dương), Ascension Island (Đại Tây Dương), Diego Garcia (Ấn Độ
Dương) và Kwajalein (Tây Thái Bình Dương), các trạm này tạo thành một
vành đai bao quanh trái đất.
Nhiệm vụ của đoạn điều khiển là điều khiển toàn bộ hoạt động và chức
năng của các vệ tinh trên cơ sở theo dõi chuyển động quỹ đạo vệ tinh cũng
như hoạt động của đồng hồ trên đó. Tất cả các trạm đều có máy thu GPS và
chúng tiến hành đo khoảng cách và sự thay đổi khoảng cách tới tất cả các vệ
tinh có thể quan sát được, đồng thời đo các số liệu khí tượng. Tất cả các số
liệu đo nhận được ở mỗi trạm đều được truyền về trạm trung tâm, trạm trung
tâm xử lý các số liệu được truyền từ các trạm theo dõi về cùng với các số liệu
đo của chính nó, Kết quả xử lý cho ra các Ephemerit chính xác hóa vệ tinh và
các số hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh.
20
Các thông tin đạo hàng và thông tin thời gian trên vệ tinh được thường
xun chính xác hóa và chúng sẽ được cung cấp cho người sử dụng thông qua
các sóng tải L1, L2
Hình 1. 6 các trạm điều khiển GPS
Phần sử dụng
Phần sử dụng bao gồm tất cả các máy móc, thiết bị thu nhận thơng tin từ
vệ tinh để khai thác sử dụng cho các mục đích và yêu cầu khác nhau của
khách hàng kể cả trên trời, trên biển và trên đất liền.
Đó có thể là một máy thu riêng biệt hoạt động độc lập (định vị tuyệt đối)
hay một nhóm gồm từ 20 máy thu trở lên hoạt động đồng thời theo một lịch
trình thời gian nhất định (định vị tương đối) hoặc hoạt động theo cơ chế một
máy thu đóng vai trị máy chủ phát tín hiệu Phát tín hiệu vơ tuyến hiệu chỉnh
cho các máy thu khác (định vị vi phân).
GPS hiện nay rất phổ biến và có nhiều ứng dụng hữu ích trong đời sống
hằng ngày như : định vị trong xe ô tô, định vị điện thoại di động, định vị trong
các thiết bị chống trộm xe, các ứng dụng bản đồ…
21
Hình 1. 7 Một vài thiết bị thu nhận GPS
Nguyên lý định vị GPS
Thực chất của việc định vị để xác định vị trí điểm trên mặt đất là bài tốn
giao hội cạnh trong khơng gian. Dựa trên cơ sở hình học, nếu ta biết được
khoảng cách và toạ độ của ít nhất 4 điểm đến 1 điểm bất kỳ thì vị trí của điểm
đó có thể xác định được một cách chính xác.
Để xác định khoảng cách từ máy thu đến vệ tinh ta sử dụng cơng thức
sau:
d=V.Δt
Trong đó V: Là vận tốc lan truyền sóng điện từ và được tính bằng tốc độ
ánh sáng.
Δt: Là thời gian sóng điện từ đi từ máy phát đến máy thu.
Tuy nhiên qua cách tính trên ta mới xác định được vị trí của máy thu
trong khơng gian, để biết được vị trí của máy thu so với mặt đất chúng ta cần
phải sử dụng các thông tin khác.
Các vệ tinh GPS được đặt trên quỹ đạo rất chính xác và bay quanh trái
đất một vòng trong 11giờ 58 phút nghĩa là các vệ tinh GPS bay qua các trạm
kiểm soát 2 lần trong một ngày. Các trạm kiểm soát được trang bị các thiết bị
để tính tốn chính xác tốc độ, vị trí, độ cao của các vệ tinh và truyền trở lại vệ
22
tinh các thơng tin đó. Khi một vệ tinh đi qua trạm kiểm sốt thì bất kỳ sự thay
đổi nào trên quỹ đạo cũng có thể xác định được. Những ngun nhân đó chính
là sức hút của mặt trời, mặt trăng, áp suất bức xạ mặt trời…vv. Vệ tinh sẽ
truyền các thơng tin về vị trí của nó đối với tâm trái đất đến các máy thu GPS
(cùng với các tín hiệu về thời gian). Các máy thu GPS sẽ sử dụng các thơng
tin này vào trong tính tốn để xác định vị trí, toạ độ của nó theo các kinh độ
và vĩ độ của trái đất. Tọa độ của các điểm được xác định trong hệ tọa độ toàn
cầu là WGS-84
Hiện nay cơng nghệ định vị tồn cầu GPS cũng đang được ứng dụng vào
việc thành lập các mạng lưới khống chế Trắc địa cho độ chính xác cao cũng
như thời gian đo đạc nhanh, tăng năng suất lao động và giảm sự phụ thuộc
con người
1.4Một số loại khóa chống trộm xe máy
1.4.1.Khóa đĩa
Hình 1. 8 Khố đĩa chống trộm xe máy
Ưu điểm:
Khóa chống trộm xe máy được thiết kế lắp và phuộc trước xe AB 125,
che ốc heo dầu, khóa vào dĩa trước, rất an tồn, kẻ gian không thể đẩy xe
được, không phải tháo ra tháo vào.
Nhược điểm:
23
Bất tiện khi đi gởi xe nếu khóa thì sẽ không di chuyển xe được, thường
xuyên phải châm nhớt bảo trì.
1.4.2.Khóa chữ U
Hình 1. 9 Khố chữa U
Ưu điểm:
Dễ sử dụng, không cần lắp đặt, không hao tốn điện năng xe máy.
Tìm mua dễ dàng tại các cửa hàng khóa hoặc các qn tạp hóa
Nhược điểm:
Khá cồng kềnh và khơng được thẩm mỹ cho lắm.
Độ bảo mật khơng cao, có thể bị cắt hoặc phá khóa dễ dàng.
Kết luận chương
Trong chương 1 đã giới thiệu sơ lược tình hình nghiên cứu về các hệ
thống chống trộm xe máy cùng với những ưu điểm và khuyết điểm của thiết
bị. Từ đó giúp ích cho q trình đưa ra u cầu cơng nghệ, lên kế hoạch,
nhiệm vụ thiết kế mơ hình chống trộm xe máy .
24
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Giới thiệu về STM32F103C8T6 và kit bluepill
2.1.1 Vi điều khiển STM32F103C8T6
STM32 là một trong những dịng chip phổ biến của ST với nhiều họ
thơng dụng như F0,F1,F2,F3,F4….. Stm32f103 thuộc họ F1 với lõi là ARM
COTEX M3. STM32F103 là vi điều khiển 32 bit, tốc độ tối đa là 72Mhz. Giá
thành cũng khá rẻ so với các loại vi điều khiển có chức năng tương tự. Mạch
nạp cũng như cơng cụ lập trình khá đa dạng và dễ sử dụng.
Hình 2. 1 Chip STM32F103C8Tx
Một số ứng dụng chính: dùng cho driver để điều khiển ứng dụng, điều
khiển ứng dụng thông thường, thiết bị cầm tay và thuốc, máy tính và thiết bị
ngoại vi chơi game, GPS cơ bản, các ứng dụng trong công nghiệp, thiết bị lập
trình PLC, biến tần, máy in, máy quét, hệ thống cảnh báo, thiết bị liên lạc nội
bộ…
Phần mềm lập trình: có khá nhiều trình biên dịch cho STM32 như IAR
Embedded Workbench, Keil C, arduino IDE,….
25
