ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI THIẾT BỊ NGOẠI VI MẠCH MÔ HÌNH CHỐNG TRỘM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG
KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
----------***----------

ĐỒ ÁN MÔN KỸ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI
THIẾT BỊ NGOẠI VI
ĐỀ TÀI
THIẾT KẾ MẠCH BÁO ĐỘNG CHỐNG TRỘM CẢNH BÁO
QUA ĐIỆN THOẠI

HỌ VÀ TÊN: Đào Như Ý
LỚP

: DCĐL21

GVHD

: ThS. Đào Minh Đức

Quảng Ngãi, Tháng 12 ,Năm 2022

LỜI CẢM ƠN


Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:Đào Minh Đức

…………………………
Để đề tài được hồn thiện như ngày hơm nay, em nhận được sự giúp đỡ rất tận
tình đến từ các thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp. Qua đây

.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Kỹ thuật và cơng nghệ trường
Đại Học Phạm Văn Đồng đã tận tình chi bảo truyền đạt những kiến thức nền tảng
chuyên môn làm cơ sở và củng như tạo điều kiện tốt nhất , sắp xếp thời gian hợp lý
để em có thể hoàn thành đề tài này.
Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới Thầy giáo ThS. Đào Minh
Đức đã đặc biệt quan tâm trực tiếp hướng dẫn , nhiệt tình giúp đỡ em trong thời
gian thực hiện đề tài.
Do đặc thù là sinh viên vừa học vừa làm, quỹ thời gian hạn hẹp, cộng thêm kiến
thức còn hạn chế, trong đề tài chắc chắn còn nhiều sai sót, mong thầy cơ cùng các
bạn góp ý để đề tài được hoàn thiện nhất.
Em xin chân thành cảm ơn !

Quảng Ngãi ,tháng 12 năm 2022
Sinh viên thực hiện

Đào Như Ý

SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

Trang | 2


Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

TRƯỜNG ĐH PHẠM VĂN ĐỒNG
KHOA KỸ THUẬT - CƠNG NGHỆ

GVHD:Đào Minh Đức

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

******* Quảng Ngãi, ngày 9 tháng 9 năm 2022

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KỸ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN VÀ GHÉP NỐI THIẾT BỊ NGOẠI VI
Họ và tên sinh viên: Đào Như Ý Lớp: DCDL21
Ngành: Kỹ thuật cơ điện tử Khóa: 2021
• Tên đề tài: Thiết kế mạch báo động chống trộm, cảnh báo qua điện thoại.
• Các số liệu ban đầu: Sử dụng mô đun Sim, LCD, cảm biến chống trộm.
• Nội dung thuyết minh:
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về các ứng dụng liên quan, ưu nhược điểm của từng
thiết kế. Phân tích lý do lựa chọn đề tài.
Chương 2: Phương pháp nghiên cứu - Thiết kế ứng dụng
- Lựa chọn phương án thiết kế, chọn mô đun vi điều khiển, cảm biến, thiết bị hiển thị tương tác, chế độ truyền thông dữ liệu.
- Thiết kế mạch điều khiển kết nối các mô đun: Mô đun nguồn, vi điều khiển, các mô
đun giao tiếp ngoại vi. Xây dựng sơ đồ điều khiển (sơ đồ nguyên lý mạch, sơ đồ mạch

SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

Trang | 3


Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:Đào Minh Đức

in)
- Xây dựng lưu đồ giải thuật điều khiển.
- Viết chương trình điều khiển.
Chương 3: Kết quả thiết kế đạt được: Trình bày, thảo luận về các kết quả đạt được.
Chương 4: Kết luận về các kết quả đạt được, các tồn tại chưa được giải quyết và định
hướng mở rộng trong tương lai.
• Các bản vẽ:
- Bản vẽ sơ đồ mạch điều khiển: 01 A3/A4
- Bản vẽ lưu đồ giải thuật điều khiển: 01 A3/A4
• Thời gian thực hiện:
- Ngày giao nhiệm vụ: 9/9/2022
- Ngày hồn thành nhiệm vụ: 2/12/2022

Bộ mơn Cơ khí

GV hướng dẫn

Th.S Nguyễn Hồng Lĩnh

SVTH:Đào Như Ý

ThS. Đào Minh Đức

DCDL21

Trang | 4

Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:Đào Minh Đức

MỞ ĐẦU

1.Lí do chọn đề tài

Như 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 người, ảnh hưởng 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 cường lắp
đặt các thiết bị báo trộm cho gia đình. Tuy nhiên những biện pháp đó đơi khi khơng
phát huy được nhiều tác dụng.
Từ những u cầu thực tế đó, những địi 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
MẠCH BÁO ĐỘNG CHỐNG TRỘM CẢNH BÁO 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
“THIẾT KẾ MẠCH BÁO ĐỘNG CHỐNG TRỘM CẢNH BÁO QUA
ĐIỆN THOẠI” sẽ phát hiện được các đột nhập từ bên ngoài sau đó cảnh báo cho
chúng ta kịp thời đưa ra các phương 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 như âm thanh (chng, cịi), bằng tín hiệu phát
sáng (đèn), Module SIM nhận tín hiệu từ trung tâm sẽ gửi tin nhắn thơng báo đến
người quản lý để kịp thời xử lý khi có sự cố đột nhập xảy ra.

SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

Trang | 5


Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:Đào Minh Đức

 Nhiệm vụ nghiên cứu
Đề tài tập trung nghiên cứu các vấn đề sau:
• Nghiên cứu hệ thống báo trộm trên thị trường.
• Nghiên cứu các thành phần của hệ thống báo trộm.
• Tìm hiểu về các loại cảm biến, module.
• Phân biệt được các loại cảm biến, nắm được các thông số của cảm
biến : phạm vi, khoảng cách hoạt động, điện áp cung cấp, … Từ đó
đưa ra lựa chọn phù hợp để đưa vào sử dụng trong mơ hình.
• Tìm hiểu về mạng thơng tin di động : modul sim800L
• Thiết kế mạch báo trộm qua điện thoại.
3.Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
Đối tượng
• 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.
• Phương pháp 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 thơng tin di đông GSM.
4.Ý nghĩa của đề tài.

SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

Trang | 6


Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:Đào Minh Đức

Đề tài giúp em nắm rõ được kiến thức về hệ thống báo trộm kết hợp Arduino
với các thiết bị ngoại vi ,kết hợp mạng thông tin di động GSM cảnh báo điều khiển
từ xa . Đề tài mang tính thực tế cao và được 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.

5.Nội dung bố cục.

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH TÍNH TỐN VÀ THUYẾT KẾ MẠCH

CHƯƠNG III: THI CÔNG MẠCH VÀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN

SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

Trang | 7


Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:Đào Minh Đức

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

1.1GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠCH CHỐNG TRỘM

1.1.1Giới thiệu về mạch chống trộm.

Trước đây, khi nói đến công tác bảo vệ an ninh cũng như chống trộm đột nhập
chúng ta thường nghĩ đến là: thuê người làm bảo vệ hoặc là ni chó để bảo vệ nhà
… Ngày nay với sự phát triễn của công nghệ cũng như điện tử số, con người đã cho
ra đời những phát minh mới về lĩnh vực báo động có đột nhập, chúng đa dạng và
được 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 đưa về bộ xử lý trung
tâm. Có rất nhiều loại sensor như: 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 đưa ra các xử lý khác nhau khi nhận tín hiệu. Hầu
hết các xử lý của bộ xử lý trung tâm được đưa ra các thiết bị cảnh báo để thơng báo
tình huống cho người sử dụng.

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

SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

Trang | 8


Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:Đào Minh Đức

Hình 1. Sơ đồ tổng quan của hệ thống chống trộm.
1.1.2 Vùng bảo vệ

Khái niệm “vùng bảo vệ” của hệ thống cảnh báo được 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
khơng gian bảo vệ.
Kích thước 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

SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

Trang | 9

Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:Đào Minh Đức

Hình 2. Vùng bảo vệ của cảm biến thân nhiệt
Tùy vào mỗi loại cảm biến thì có các thơng số như góc quét, khoảng cách quét
tối đa, nhiệt độ phát hiện và kích thước khác nhau.
Một số lưu ý để có được vùng quan sát bảo vệ tốt nhất:
• Tránh các vị trí điều hịa, lị sưởi, các nơi thay đổi nhiệt độ.
• Nên lắp ở các phịng có ít vật cản để có được phạm vi qt tốt nhất.
• Cần phải điều chỉnh vị trí, góc, độ cao phù hợp để có vùng qt rộng
nhất.
• Tránh để thiết bị đối diện thẳng và song song với hướng chuyển động,
vì như thế cảm biến sẽ kém nhạy với các chuyển động song song với tia
quét.
1.2 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN
1.2.1Khái niệm cảm biến
Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lượng vật lý và các đại
lượng khơng có tính chất điện cần đo thành các đại lượng vật lý có tính chất điện
như: điện trở, điện tích, điện áp.

SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

T r a n g | 10


Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:Đào Minh Đức

Thông tin được xử lý để rút ra tham số định tính hoặc định lượng của môi
trường, 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 thơng tin, hay trong điều khiển các q
trình khác.
Cảm biến thường được đặt trong các vỏ bảo vệ tạo thành đầu thu dị, 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 thước lớn.
Các đại lượng đo (M) thường khơng có tính chất điện (như nhiệt độ, áp suất, trọng
lương, …) tác động lên cảm biến cho ta đại lượng đặc trưng (S) mang tính chất điện
(như điện áp, điện tích, dịng điện hay trở kháng) chứa đựng thông tin cho phép xác
định giá trị của đại lượng đó.
Phương trình chuyển đổi của cảm biến:
S = F(M)
Trong đó (S): đại lượng đầu ra hoặc phản ứng của cảm biến.
(M): đại lượng đầu vào hay kích thích
(F): phụ thuộc vào cấu tạo, vật liệu làm cảm biến
Cảm biến tích cực là khơng có sử dụng điện năng bổ xung để chuyển sang tín
hiệu điện, loại cảm biến này hoạt động như một máy phát, đáp ứng điện tích, điện
áp hay dịng. Cảm biến tích cực được chế tạo dựa trên ứng dụng của các hiện tượng
vật lý biến đổi một dạng năng lượng nào đó (nhiệt, quang, cơ, bức xạ, …) thành đại
lượng điện.
Cảm biến thụ động là sử dụng điện năng bổ xung để chuyển sang tín hiệu điện,
loại cảm biến này hoạt động như một trở kháng trong đó đáp ứng là điện trở, độ tự
cảm hoặc điện dung. Cảm biến thụ động thường được chế tạo từ một trở kháng có
các thơng số chủ yếu nhạy với đại lượng cần đo. Giá trị của trở kháng phụ thuộc vào
kích thước, tính chất điện của vật liệu chế tạo (như điện trở suất p, độ tự thẩm μ,
hằng số điện mơi ε) vì vậy các đại lượng đo có thể ảnh hƣởng riêng biệt đến kích

SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

T r a n g | 11


Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:Đào Minh Đức

thước, tính chất điện hoặc đồng thời cả hai.
Một số loại cảm biến thường dùng hiện nay

Hình 3. Một số loại cảm biến thường dùng hiện nay.

Một cảm biến được 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 được biến đổi có hệ số biến đổi cố định.
 Dải biến đổi: khoảng giá trị biến đổi sử dụng được.
 Ảnh hưởng ngược: khả năng gây thay đổi môi trường.
 Mức nhiễu ồn: tiếng ồn riêng và ảnh hưởng của tác nhân lên kết quả.

SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

T r a n g | 12

Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:Đào Minh Đức

 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
trường.
Điều kiện môi trƣờng: dải nhiệt độ, độ ẩm áp suất, … làm việc được.
Có sự tương đối trong tiêu chí tùy thuộc lĩnh vực áp dụng. Các cảm biến ở các thiết
bị số (digital), tức cảm biến logic Cảm biến thụ động được đặc trong bởi các thơng
số R, L, C, M … tuyến tính hoặc phi tuyến.
Đƣờng cong chuẩn của cảm biến là đường cong được biểu diễn phụ thuộc vào
đại lượng điện (S) ở đầu ra của cảm biến vào giá trị của đại lượng đo (M) ở đầu vào.
tích cực đầu ra là nguồn áp, nguồn dị, thì độ tuyến tính khơng có nhiều ý nghĩa.

1.2.2 Giới hạn sử dụng của cảm biến
Trong quá trình sử dụng, các cảm biến ln chịu tác động của ứng lực cơ học,
tác động nhiệt. Khi các tác động này vượt quá ngưỡng cho phép, chúng sẽ làm thay
đổi đặt trƣng làm việc của cảm biến. Bởi vậy khi sử dụng cảm biến, người sử dụng
cần phải biết rõ các giới hạn này.
 Vùng làm việc danh định
Vùng làm việc danh định tương ứng với những điều kiện sử dụng bình thường
của cảm biến. Giới hạn của vùng là các giá trị ngưỡng mà các đại lượng đo, các đại
lƣợng vật lý có liên quan đến đại lƣợng đo hoặc các đại lƣợng ảnh hưởng có thể
thường xuyên đạt tới mà không làm thay đổi các đặc trưng làm việc danh định của
cảm biến.

 Vùng không gây nên hư hỏng
Vùng không gây nên hư hỏng là vùng mà khi các đại lượng đo hoặc các đại

SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

T r a n g | 13


Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:Đào Minh Đức

lượng vật lý có liên quan và các đại lượng ảnh hưởng vượt qua ngưỡng của vùng
làm việc danh định nhưng cẫn cịn nằm trong phạm vi khơng gây nên hư hỏng, các
đặc trƣng của cảm biến có thể bị thay đổi những thay đổi này mang tính thuận
nghịch, tức là khi trở về vùng làm việc danh định các đặc trưng 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 lường đo hoặc các đại lượng vật lý
có liên quan và các đại lượng ảnh hưởng vượt qua ngưỡng của vùng không gây nên
hư hỏng nhưng vẫn cịn nằm trong phạm vi khơng bị phá hủy, các đặc trưng của
cảm biến bị thay đổi và những thay đổi này mang tính khơng thuận nghịch, tức là
khi trở về vùng làm việc danh định các đặc trưng của cảm biến không thể lấy lại giá
trị ban đầu của chúng. Trong trường hợp này cảm biến vẫn còn sử dụng được,
nhưng phải tiến hành chuẩn lại cảm biến.

1.3 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG THƠNG TIN DI ĐỘNG TỒN
CẦU GSM

1.3.1 Giới thiệu về công nghệ GSM
GSM (Global System for Mobile communication) là hệ thống thơng tin di động
tồn 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
lượng 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 hồn tồn khơng phụ thuộc vào phần cứng, người ta có thể mua thiết bị
từ nhiều hãng khác nhau. Do đó hầu như cơng 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 thơng tin di động GSM sử dụng kết hợp phương pháp đa truy cập phân
chia theo thời gian TDMA (Time Division Multiple Access) và phân chia theo tần

SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

T r a n g | 14


Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:Đào Minh Đức

số FDMA (Frequency Division Multiple Access), trong đó mỗi MS (Mobile Station)
được cấp phát một cặp tần số và một khe thời gian để truy cập vào mạng.
1.3.2 Các dịch vụ được tiêu chuẩn ở GSM
Dịch vụ thoại:
-

Chuyển hướng các cuộc gọi vô điều kiện.

-

Chuyển hướng cuộc gọi khi thuê bao di động không bận.

-

Chuyển hướng cuộc gọi khi không đến được MS.

-

Chuyển hướng cuộc gọi khi tắc nghẽn vô tuyến.

-

Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế trừ các nước PLMN (Public Lan Mobile
Network) thường trú.

-

Giữ cuộc gọi.

-

Đợi gọi.

-

Chuyển tiếp cuộc gọi.

-

Thơng báo phí cước.

-

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 người sử dụng
GSM nhận các bản tin nhắn.

-

Dịch vụ bản tin nhắn khởi đầu từ Mobile, điểm – điểm. Cho phép người sử
dụng GSM gửi bản tin đến người 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.
1.3.3 Cấu trúc địa lý của mạng GSM

-

SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

T r a n g | 15


Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:Đào Minh Đức

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 .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 thước của vùng phục vụ.
 Vùng phục vụ MSC (Mobile Switching Service Center)
Vùng phục vụ MSC là một phần của mạng được 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 được lưu 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):

SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

T r a n g | 16


Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:Đào Minh Đức

Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR được 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 thơng báo tìm th bao cần gọi. Vùng định vị LA được hệ thống
sử dụng để tìm một thuê bao đang ở trạng thái hoạt động.
 Ô (cell):
Vùng định vị được chia thành một số ơ. Ơ là đơn vị nhỏ nhất của mạng, là một
vùng bao phủ vô tuyến được mạng nhận dạng bằng chỉ số nhận dạng ơ tồn cầu CGI
(Cell Global Identity). Mỗi ơ đƣợc quản lý bởi một trạm vô tuyến gốc BTS
1.4 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ARDUINO

1.4.1 Giới thiệu về Arduino
Arduino là một board mạch vi điều khiển do một nhóm giáo sư và sinh viên Ý
thiết kế và đưa ra đầu tiên vào năm 2005. Mạch Arduino được sử dụng để cảm nhận
và điều khiển nhiều đối tuợng 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. Ngồi
ra mạch cịn có khả năng liên kết với nhiều module khác nhau như module đọc thẻ

từ, ethernet shield, sim900A, … để tăng khả năng ứng dụng của mạch.
Arduino sử dụng ngơn ngữ lập trình C++ được 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 Arduno có thể kết với nhau
Hệ thống cảm biến đa dạng chủng loại :đo nhiệt độ , độ ẩm,lượng nước, phát hiện
chuyển động , phát hiện kim loại …
 Ứng dụng của Arduino trong đời sống : làm robot , máy bay không người lái ,
máy in 3D, điều khiển các thiết bị cảm biến anh sáng ,…..

SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

T r a n g | 17


Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:Đào Minh Đức

 Một số loại board Arduino thơng dụng hiện nay

Hình 5: Một số loại Arduino thông dụng hiện nay.
 Board Arduino UNO R3
Hiện phần cứng của Arduino có tất cả 6 phiên bản, các phiên bản thường được
sử dụng nhiều nhất là Arduino Uno và Arduino Mega. Trong đó Arduino Uno được
sử dụng rất rộng rãi trên thế giới.

Hình 6: Board Arduino UNO thực tế.

SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

T r a n g | 18


Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV
Chip điều khiển chính

GVHD:Đào Minh Đức

Atmega328P
T
h
ô
n
g

Chip nạp và giao tiếp UART Atmega16U2
Điện áp hoạt động

5V-DC (chỉ được 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)
dùng bởi

với

0.5KB

Boarotloade
SRAM

2 KB (ATmega328

EEPROM

KB (ATmega328)

số kỹ thuật của Arduino UNO R3

SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

T r a n g | 19


Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:Đào Minh Đức

Phần cứng của board Arduino UNO R3

Hình 7 :

Phần cứng của board Arduino UNO.

1.Cáp USB
Đây là dây cáp thường được bán kèm theo board, dây cáp dùng để cắm vào máy
tính để nạp chương trình cho board và dây đồng thời cũng lấy nguồn từ nguồn usb
của máy tính để cho board hoạt động. Ngồi ra cáp USB cịn được dùng để truyền
dữ liệu từ board Arduino lên máy tính. Dây cáp có 2 đầu, đầu 1a được 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 nhờ một bộ chuyển đổi USB –to-Serial dùng để giao tiếp
với máy tính thơng qua giao thức Serial (dùng cổng COM).
3.Cổng nguồn ngoài
Cổng nguồn ngoài nhằm sử dụng nguồn điện bên ngồi như pin, bình acquy hay
các adapter cho board Arduino hoạt động. Nguồn điện cấp vào cổng này là nguồn
SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

T r a n g | 20


Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:Đào Minh Đức

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. Đơi khi chƣơng
trình chạy gặp lỗi, người dùng có thể reset lại chương 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 thường ít được sử trong các dự án về
Arduino.
7.Các cổng vào ra
Có tất cả 14 chân xuất tín hiệu ra trong Arduino Uno. Chúng chỉ có 2 mức điện
áp là 0V và 5V với dòng vào / ra tối đa trên mỗi chân là 40mA . Ở mỗi chân điều có
các điện trở pull -up từ được cài đặc trong vi diều khiển Atmega328 (mặc định thì
các điện trở này khơng được két nối ). 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.
Một số chân digital có các chức năng đặc biệt như sau :
• Chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận (receive
– RX) dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác
thơng qua 2 chân này. Kết nối bluetooth thường thấy nói nơm na chính là kết
nối Serial khơng dây. Nếu khơng cần giao tiếp Serial, bạn không nên sử dụng
2 chân này nếu khơng cần thiết.
• Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn xuất ra xung PWM với độ
phân giải 8bit (giá trị từ 0 → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm
analogWrite(). Nói một cách đơn giản, bạn có thể điều chỉnh được điện áp ra
ở chân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như những
chân khác.
SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

T r a n g | 21

Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:Đào Minh Đức

.Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Ngồi các chức
năng thơng thường, 4 chân này cịn dùng để truyền phát dữ liệu bằng
• giao thức SPI với các thiết bị khác.
LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L). Khi bấm nút
Reset, bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu. Nó được nối với chân số 13. Khi
chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng.
Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit (0
→ 210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V.
Với chân AREF trên board, bạn có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử
dụng các chân analog. Tức là nếu bạn cấp điện áp 2.5V vào chân này thì bạn có thể
dùng các chân analog để đo điện áp trong khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải
vẫn là 10bit.
Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp
I2C/TWI với các thiết bị khác.
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 được sử dụng cho các giao tiếp SPI (Serial
Peripheral Interface), một số ứng dụng của Arduino có sử dụng chân này, ví dụ như
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 tương tự) từ cảm biến để IC Atmega
328 xử lý. Có tất cả 6 chân lấy tín từ A0 đến A5.

11.Chân cấp nguồn cho cảm biến

SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

T r a n g | 22


Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:Đào Minh Đức

Các chân này dùng để cấp nguồn cho các thiết bị bên ngồi như role, cảm biến,
RC servo,…trên khu vực này có sẵn các chân GND (chân nối đất, chân âm), chân
5V, chân 3.3V như được thể hiện ở hình 1.10. Nhờ những chân này mà người sử
dụng không cần thiết bị biến đổi điện khi cấp nguồn cho cảm biến, relay, rc servo,…
Ngồi ra trên khu vực này cịn có chân Vin và chân reset, chân IOREF. Tuy nhiên
các chân này thường ít được 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 được 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 ngược lại thông qua cổng
USB. Led L được kết nối với chân số 13. Led này được gọi là led on board (tức led
trên board), led này giúp người dùng có thể thực hành các bài đơn giản mà không
cần dùng thêm led ngồi.
Trong 14 chân ra của board cịn 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 như ứng dụng điều
khiển mạch Arduino Uno qua điện thoại sử dụng bluetooth HC05.

1.4.2 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 đường phát dữ liệu (Tx)
và 1 đƣờng nhận dữ liệu (Rx), do khơng 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 thường được gọi là tốc độ baud, ví dụ nhƣ 2400
baud, 4800 baud, 9600 baud...

-

ưu điểm: Đơn giản, hiệu quả tương đối cao.

-

Khuyết điểm: Do tồn tại các bit start và bit stop, khoảng trống dẫn đến thời
gian truyền chậm.

SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

T r a n g | 23


Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:Đào Minh Đức

 Quá trình truyền dữ liệu UART
Để bắt đầu cho việc truyền dữ liệu bằng UART, một START bit được 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.
1.5 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN CÁC LINH KIỆN THIẾT KẾ TRONG
MẠCH
1.5.1 Module SIM800L
Module SIM800L có khả năng nhắn tin SMS, nghe, gọi, GPRS, ... như một điện
thoại nhưng có kích thước nhỏ nhất trong các loại module SIM (25 mm x 22 mm

Hình 8: Module SIM800L

SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

T r a n g | 24


Đồ án VĐK Và Ghép Nối TBNV

GVHD:Đào Minh Đức

Thông số kỹ thuật
-Nguồn cấp: 3.7V đến 4.2V, có thể sử dụng với nguồn dòng thấp từ 500 mAh trở lên
(như 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 dương 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.

SVTH:Đào Như Ý

DCDL21

T r a n g | 25