(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị thu thập và giám sát trên ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CNKT Ô TÔ

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ
THU THẬP VÀ GIÁM SÁT TRÊN Ô TÔ

GVHD :
SVTH :

NGUYỄN TRUNG HIẾU
TĂNG MINH PHƯỚC
14145209
ĐỖ TRUNG HIẾU
14145077

SKL007932

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2018


LỜI CẢM ƠN
Nhóm chúng em xin cảm ơn các quý thầy từ bộ mơn Điện Tử Ơ tơ, cũng như các thầy
cơ trong khoa Cơ Khí Động Lực, trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí
Minh, những người đã dìu dắt chúng em trong suốt thời gian học tập. Được các q thầy
cơ tận tình chỉ dạy và giúp đỡ từ những kiến thức chuyên môn trong nhà trường đến thực
tiễn trong cuộc sống đã giúp chúng em tiếp cận gần hơn và hiểu biết rõ hơn về ngành nghề
mà mình đã chọn. Từ những nền tảng kiến thức và hiểu biết vững chắc đó đã giúp chúng

em hoàn thành tập đồ án này và là hành trang để chúng em bước vào đời.
Hơn hết chúng em xin chân thành cảm ơn Thạc sĩ NGUYỄN TRUNG HIẾU (Giảng
viên trường đại học sư phạm kỹ thuật TP HCM) đã hướng dẫn tận tình giúp chúng em hồn
thành đề tài tốt nghiệp một cách tốt nhất. Bên cạnh đó, thầy cũng dạy chúng em nhiều thứ
về cuộc sống và kĩ năng cần có để có thế sống tốt hơn sau khi ra trường.
Bên cạnh đó chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã hết lịng ủng
hộ, giúp đỡ và góp ý cho nhóm em trong suốt quà trình thực hiện.
Mặc dù đã rất cố gắng và nỗ lực nhiều, nhưng do kiến thức ít ỏi cũng như thời gian
nghiên cứu là có hạn nên những thành quả đạt được không tránh khỏi những thiếu sót. Do
đó chúng em kính mong nhận được những sự đóng góp, chỉ dạy của q thầy cơ để chúng
em hồn thiện đồ án được tốt hơn.
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!

Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng ... năm 2018
Nhóm sinh viên thực hiện
ĐỖ TRUNG HIẾU
TĂNG MINH PHƯỚC

i


TÓM TẮT
Hiện tại nước ta đang thực hiện cách mạng công nghiệp 4.0. Việc kết nối các thiết bị
với nhau cũng trở nên cần thiết để có thể bắt kịp làn sóng này. Ơ tơ cũng khơng ngoại lệ,
hiện tại có rất nhiều cơng ty như FPT, Robert Bosch, Renesas, Global Cyber Soft… đang
triển khai các dự án liên quan đến việc kết nối và giám sát các phương tiện giao thơng.
Việc kết nối này có thể giúp cho chúng ta nhận biết được các mối nguy hiểm cũng như
cách tránh né được chúng. Bên cạnh đó việc này cũng giúp kiểm sốt được sự vi phạm luật
an tồn giao thông của các phương tiện cũng như hỗ trợ xây dựng các hệ thống an toàn trên
xe, các hệ thống trợ giúp con người trong việc di chuyển trên đường.

Nắm được xu hướng phát triển đó của nền cơng nghiệp ô tô, nhóm chúng em quyết
định chọn đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị thu thập và giám sát trên ô tô” để
thực hiện trong tập đồ án này.

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................................. i
TÓM TẮT ....................................................................................................................................... ii
MỤC LỤC ......................................................................................................................................iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU.............................................................................. vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................................. vii
DANH MỤC CÁC BẢNG.............................................................................................................. x
CHƯƠNG 1. TỞNG QUAN ĐỀ TÀI ............................................................................................. 1
1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ................................................ 1
1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ........................................................................................................ 1
1.3 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI .................................................................................................... 1
1.4 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ................................................................ 2
1.4.1 Phương pháp giải quyết vấn đề: ..................................................................................... 2
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu: ....................................................................................................... 2
1.5 GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO MEGA 2560 .......................................................................... 2
1.6 GIỚI THIỆU VỀ USB UART CP2102................................................................................. 4
1.7 GIỚI THIỆU VỀ OBD-II URAT .......................................................................................... 5
1.8 GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO IDE 1.8.4 ............................................................................... 6
1.9 KHẢO SÁT ĐỂ LỰA CHỌN MODULE GPS/GPRS/GSM ............................................... 7
1.9.1 Module GSM/GPRS/GPS A7 ........................................................................................ 7
1.9.2 Mạch GSM GPRS GPS BDS A9G ................................................................................ 8
1.9.3 Module GSM/GPS SIM908 Easy .................................................................................. 9
1.9.4 Module Sim5320E EVB GSM/3G/GPS ...................................................................... 10

1.9.5 HSPA+ Multi-band LGA Module GNSS GPS and GSM/EGPRS .............................. 11
1.9.6 Terminus GSM/GPRS Plug-in Module with GPS ....................................................... 12
1.9.7 Module GSM/GPRS/GPS SIM808 .............................................................................. 12
1.9.8 Module Hepta-band HSPA + GPS ............................................................................... 13
1.9.9 Module GPS/GPRS/GSM V3.0 ................................................................................... 14
1.9.10 Module SIM868 Coreboard GSM/GPRS/GPS/Bluetooth ......................................... 15
1.9.11 2G Quad-band GSM GPRS SMS 56-Channel Module GPS Tracker Development
Board ..................................................................................................................................... 16
1.9.12 So sánh giữa các module GPS/GPRS/GSM ............................................................... 17
1.10 GIỚI THIỆU VỀ GPS, GSM,GPRS ................................................................................. 19
1.10.1 Tìm hiểu về GPS ........................................................................................................ 19
iii


1.10.2 Tìm hiểu về GSM ....................................................................................................... 21
1.10.3 Tìm hiểu về GPRS...................................................................................................... 22
1.11 GIỚI THIỆU NODE JS..................................................................................................... 22
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT ................................................................................ 23
2.1 LỰA CHỌN MODULE GSM GPRS GPS BDS A9G ....................................................... 23
2.2 GIAO TIẾP UART.............................................................................................................. 23
2.3 PHÂN TÍCH DỮ LIỆU GPS .............................................................................................. 25
2.4 TÌM HIỂU VỀ JACK OBD-II ............................................................................................ 30
2.4.1 Giới thiệu chung ........................................................................................................... 30
2.4.2 Cấu tạo của Jack OBD-II ............................................................................................. 31
2.5 TÌM HIỂU VỀ OBD-II PID ................................................................................................ 32
2.6 TÌM HIỂU VỀ WEB SERVER SỬ DỤNG NODEJS........................................................ 35
2.6.1 Web server là gì: .......................................................................................................... 35
2.6.2 Chuỗi JSON và web server: ......................................................................................... 36
2.6.3 Giao thức TCP/IP ......................................................................................................... 37
CHƯƠNG 3. LẤY DỮ LIỆU GPS VÀ THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ ĐƯA LÊN WEB ................... 38

3.1 LẤY DỮ LIỆU GPS ........................................................................................................... 38
3.1.1 Thiết lập và kích hoạt module A9G ............................................................................. 38
3.1.2 Thiết lập chế độ GPS,GPRS ......................................................................................... 40
3.1.3 Kết nối module A9G với Arduino Mega 2560............................................................. 42
3.2 LẤY VÀ CHUYỂN ĐỔI THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ ............................................................ 43
3.2.1 Thiết lập OBD-II URAT .............................................................................................. 43
3.2.2 Lấy thông số động cơ trong qua OBD-II UART.......................................................... 45
3.2.3 Chuyển đổi thông số động cơ ....................................................................................... 47
3.2.4 Kết nối module OBD-II UART với Arduino Mega 2560 ............................................ 48
3.3 GỬI DỮ LIỆU BẰNG GIAO THỨC TCP, ĐÓNG GÓI KIỂU JSON .............................. 49
3.3.1 Thiết lập giao thức TCP ............................................................................................... 49
3.3.2 Đóng gói kiểu Json ....................................................................................................... 50
3.4 GIAO DIỆN CỦA WEB ..................................................................................................... 51
3.4.1 Đăng nhập vào địa chỉ .................................................................................................. 51
3.4.2 Giao diện Live Update ................................................................................................. 51
3.4.3 Giao diện Chart ............................................................................................................ 52
3.4.4 Giao diện Map .............................................................................................................. 54
CHƯƠNG 4. THI CƠNG MƠ HÌNH VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ............................................ 56
4.1 NHỮNG THIẾT BỊ LÀM MƠ HÌNH ................................................................................ 56
iv


4.2 SƠ ĐỒ KẾT NỐI MƠ HÌNH .............................................................................................. 58
4.3 MƠ HÌNH THỬ NGHIỆM THỰC TẾ ............................................................................... 58
4.4 KẾT QUẢ CHẠY MƠ HÌNH ............................................................................................. 59
CHƯƠNG 5. QUY TRÌNH VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM .................................................... 61
5.1 THIẾT LẬP THIẾT BỊ ....................................................................................................... 61
5.2 KẾT QUẢ CHẠY THỰC NGHIỆM .................................................................................. 62
CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN ................................................... 65
6.1 NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC ...................................................................................... 65

6.2 HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI .................................................................................................... 65
6.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ........................................................................................ 65
PHỤ LỤC ...................................................................................................................................... 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................. 68

v


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
AGPS: Assisted Global Positioning System
AT: Attention command
CAN: Controller Are Network
DTCs: Diagnostic Trouble Codes
ECU: Electronic Control Unit
GPS: Global Positioning System
GSM: Global System for Mobile Communications
GPRS: General Packet Radio Service
GND: Ground
HTTP: HyperText Transfer Protocol
ID: Identification
JSON: JavaScript Object Notation
LED: Light Emitting Diode
MMS: Multimedia Messaging System
NMEA: National Marine Electronics Association
OBD-II PIDs: On-board diagnostics Parameter IDs
RPM: Revolutions Per Minute
RX: Receiver
SMS: Short Message Services
SAE: Society of Automotive Engineers
TCP/IP: Internet protocol suite hoặc IP suite hoặc TCP/IP protocol suite

TX: Transmitter
UART: Universal Asynchronous Receiver – Transmitter
UTC: Universal Time Coordinated
3G: Third-generation technology

vi


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Arduino Mega ....................................................................................................... 3
Hình 1.2 USB UART CP2102 ............................................................................................. 4
Hình 1.3 Module OBD-II UART ......................................................................................... 5
Hình 1.4 Module GPRS GSM GPS A7 ............................................................................... 7
Hình 1.5 Module GPRS GSM GPS A9G ............................................................................ 8
Hình 1.6 Module GSM/GPS SIM908 Easy ......................................................................... 9
Hình 1.7 Module Sim5320E EVB GSM/3G/GPS ............................................................. 10
Hình 1.8 Module GSM/GPRS/GPS SIM808 ..................................................................... 13
Hình 1.9 Module GPS/GPRS/GSM V3.0 .......................................................................... 14
Hình 1.10 Module SIM868 Coreboard GSM/GPRS/GPS/Bluetooth ................................ 15
Hình 1.11 Quad-band GSM GPRS SMS 56-Channel Module GPS Tracker .................... 16
Hình 1.12 GPS ................................................................................................................... 19
Hình 2.1 Cấu tạo UART .................................................................................................... 24
Hình 2.2 Cách thức kết nối giao tiếp UART ..................................................................... 24
Hình 2.3 Phân loại Jack OBD ............................................................................................ 30
Hình 2.4 Chân của jack OBD ............................................................................................ 31
Hình 2.5 Tổng quan kết nối Web Server ........................................................................... 36
Hình 3.1 Sơ đồ chân module A9G ..................................................................................... 38
Hình 3.2 Sơ đồ kết nối với máy tính và modue A9G ........................................................ 38
Hình 3.3 Mơ hình thực tế kết nối với máy tính và modue A9G ........................................ 39
Hình 3.4 Gửi lệnh AT ........................................................................................................ 40

Hình 3.5 Gửi lệnh AT+GPSRD = 5 ................................................................................... 41
Hình 3.6 Tập lệnh thiết lập GPRS ..................................................................................... 42
Hình 3.7 Sơ đồ kết nối giữa Arduino Mega và Module A9G............................................ 42
Hình 3.8 Gửi lệnh ATZ đến board OBD-II UART ........................................................... 43
Hình 3.9 Gửi lệnh ATRV đến board OBD-II UART ........................................................ 44
Hình 3.10 Gửi lệnh ATSP0 đến board OBD-II UART ..................................................... 45
Hình 3.11 Gửi lệnh 0100 đến board OBD-II UART ......................................................... 46
Hình 3.12 Gửi lệnh 0105 đến board OBD-II UART ......................................................... 47
vii


Hình 3.13 Bảng mã PID mode 01 ...................................................................................... 48
Hình 3.14 Sơ đồ giao tiếp giữa Arduino Mega, OBD-II UART và ECU ......................... 48
Hình 3.15 Tập lệnh thiết lập giao thức TCP/IP ................................................................. 49
Hình 3.16 Giao diện chính của Web .................................................................................. 51
Hình 3.17 Giao diện của Live Update ............................................................................... 52
Hình 3.18 Biểu đồ thơng số của xe .................................................................................... 52
Hình 3.19 Giao diệp của Chart .......................................................................................... 53
Hình 3.20 Biểu đồ tốc độ động cơ theo ngày giờ .............................................................. 53
Hình 3.21 Giao diện của Map theo ngày ........................................................................... 54
Hình 3.22 Biểu đồ tọa độ GPS theo ngày .......................................................................... 54
Hình 3.23 Giao diện của Map theo thời gian ..................................................................... 55
Hình 3.24 Bản đồ tọa độ GPS theo thời gian ..................................................................... 55
Hình 4.1 ECU Toyota Yaris .............................................................................................. 56
Hình 4.2 Đầu Jack OBD .................................................................................................... 56
Hình 4.3 Cáp kết nối OBD-II............................................................................................. 57
Hình 4.4 Mạch giảm áp ...................................................................................................... 57
Hình 4.5 Sơ đồ kết nối mơ hình ......................................................................................... 58
Hình 4.6 Mơ hình thử nghiệm............................................................................................ 58
Hình 4.7 Mơ hình kết nối module A9G, OBD-II, Mega 2560,Giảm áp ............................ 59

Hình 4.8 Kết quả trên Web ................................................................................................ 59
Hình 4.9 Thay đổi thơng số THW, THA ........................................................................... 60
Hình 4.10 Tọa độ GPS khi chạy thử nghiệm ..................................................................... 60
Hình 5.1 Mơ hình tổng quan của hệ thống ........................................................................ 61
Hình 5.2 Thiết lập module với xe ...................................................................................... 61
Hình 5.3 Khởi động web .................................................................................................... 62
Hình 5.4 Thơng số khi xe nổ máy ...................................................................................... 62
Hình 5.5 Thơng số khi xe tăng tốc ..................................................................................... 63
Hình 5.6 Tọa độ GPS khi chạy thực nghiệm ..................................................................... 63
Hình 5.7 Hiện thị mã lỗi .................................................................................................... 64
Hình 5.8 Sửa mã lỗi ........................................................................................................... 64
Hình 7.1 Tải thư viện Arduino Json................................................................................... 66
viii


Hình 7.2 Thêm thư viện Arduino Json .............................................................................. 66
Hình 7.3 Kiểm tra thư viện ................................................................................................ 67

ix


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: So sánh giữa các module GPS/GPRS/GSM ...................................................... 17
Bảng 2.1: Mô tả tổng quan thông điệp NMEA .................................................................. 25
Bảng 2.2: Cấu trúc của thông điệp NMEA ........................................................................ 25
Bảng 2.3: Mô tả của Tên thông điệp .................................................................................. 26
Bảng 2.4: Mô tả “GGA” của Tên thông điệp .................................................................... 26
Bảng 2.5: Mô tả “GSA” của Tên thông điệp ..................................................................... 28
Bảng 2.6: Mô tả “GSV” của Tên thông điệp ..................................................................... 28
Bảng 2.7: Mô tả “RMC” của Tên thông điệp .................................................................... 29

Bảng 2.8: Mô tả “VTG” của Tên thông điệp ..................................................................... 30
Bảng 2.9 Bảng mô tả chân Jack OBD ............................................................................... 31
Bảng 2.10: Mô tả chế độ của OBD-II PIDs ....................................................................... 33
Bảng 2.11: Dữ liệu trả về khi gửi mã PIDs........................................................................ 34
Bảng 2.12: Bảng giá trị PIDs của chế độ 01 ...................................................................... 34
Bảng 3.1: Định dạng chuổi Json ........................................................................................ 50

x


CHƯƠNG 1. TỞNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
Trong nước:
Hiện tại nước ta đang thực hiện cách mạng công nghiệp 4.0. Việc kết nối các thiết bị
với nhau cũng trở nên cần thiết để có thể bắt kịp làn sóng này. Ơ tơ cũng khơng ngoại lệ,
hiện tại có rất nhiều cơng ty như FPT, Robert Bosch, Renesas, Global Cyber Soft… đang
triển khai các dự án liên quan đến việc kết nối và giám sát các phương tiện giao thơng.
Việc kết nối này có thể giúp cho chúng ta nhận biết được các mối nguy hiểm cũng như
cách tránh né được chúng. Bên cạnh đó việc này cũng giúp kiểm soát được sự vi phạm luật
an tồn giao thơng của các phương tiện cũng như hỗ trợ xây dựng các hệ thống an toàn trên
xe, các hệ thống trợ giúp con người trong việc di chuyển trên đường.
Ngồi nước:
Hiện tại có rất nhiều dự án sử dụng vạn vật kết nối như xe tự lái, hệ thống giám sát
hành trình, hệ thống kết nối các thiết bị trong nhà và xe,…nhưng hầu hết các dự án này
điều khơng chia sẻ mã nguồn và có tính bản quyền.
1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Hiện nay khi khoa học ngày càng phát triển, nhu cầu đời sống của con người ngày càng
tăng lên. Việc sử dụng phương tiện giao thơng cũng vậy, xe ơ tơ ngồi nhu cầu cơ bản là
phương tiện để di chuyển, nay sẽ cần có thêm những tính năng khác như: an tồn cho người
sử dụng, giám sát xe trạng thái xe từ xa, chống trộm…Vì vậy nhóm em chọn đề tài giám

sát trạng thái của xe để đáp ứng được nhu cầu thiết yếu này của con người.
1.3 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
• Hiểu các kiến thức về OBD-II, PIDs, các giao thức mạng truyền thông internet
TCP/IP, HTTP, Socket.io,… giao thức truyền dữ liệu UART.
• Tìm hiểu về Arduino, module OBD-II UART, module GSM GPRS GPS BDS
A9G, ngơn ngữ C, C++, JavaScript
• Thiết kế hệ thống kết nối giữa xe,Arduino, module OBD-II và module GSM
GPRS GPS BDS A9G.
• Giúp chủ xe, người sửa chữa có thể kiểm tra lỗi của xe từ xa, xác định nhanh
chóng lỗi để rút ngắn thời gian sửa chữa.
1


• Lấy dữ liệu hiện hành của xe và vị trí hiện tại để gửi lên web server qua mạng
internet.
1.4 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.4.1 Phương pháp giải quyết vấn đề:
• Sử dụng các nguồn tài liệu trên internet để tìm hiểu về Arduino, OBD-II, UART,
TCP/IP, HTTP, Socket.io, C, C++, JavaScript…
• Ứng dụng C, C++ để viết chương trình điều khiển Arduino.
• Ứng dụng JavaScript để viết chương trình web server
• Ứng dụng module OBD-II UART để lấy các trạng thái hiện hành của xe.
• Ứng dụng module GSM GPRS GPS BDS A9G để lấy tạo độ của xe và gửi thơng
tin lên web server.
• Tiến hành thu thập dữ liệu trạng thái và tọa độ của xe để gửi thơng tin lên web
server.
• Tìm hiểu và nghiên cứu về GPS qua video, qua các nguồn tài liệu trên Internet.
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu:
• Cấu trúc truyền nhận dữ liệu theo chuẩn OBD-II.
• Viết chương trình giao tiếp module GSM GPRS GPS BDS A9G và module

OBD-II UART bằng ngơn ngữ C.
• Cách tổ chức dữ liệu GPS theo chuẩn NMEA.
• Đưa ra nhận xét đề xuất hướng phát triển của đề tài.
1.5 GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO MEGA 2560
Arduino Mega 2560 là phiên bản nâng cấp của Arduino Mega hay còn gọi là Arduino
Mega 1280. Sự khác biệt lớn nhất với Arduino Mega 1280 chính là chip nhân.Ở Arduino
Mega 1280 sử dụng chip ATmega1280, còn ở Arduino Mega 2560 sử dụng chip
ATmega2560 có bộ nhớ flash memory 256 KB, 8KB cho bộ nhớ SRAM, 4 KB cho bộ nhớ
EEPROM. Giúp cho người dùng thêm khả năng viết những chương trình phức tạp và điều
khiển các thiết bị lớn hơn như máy in 3D, điều khiển robot.

2


Hình 1.1 Arduino Mega
❖ Thơng số kỹ thuật:
• Vi điều khiển chính: ATmega2560
• IC nạp và giao tiếp UART: ATmega16U2.
• Nguồn ni mạch: 5VDC từ cổng USB hoặc nguồn ngồi cắm từ giắc tròn
DC (khuyên dùng 7-9VDC để đảm bảo mạch hoạt động tốt. Nếu bạn cắm 12V
thì IC ổn áp rất dễ chết và gây hư hỏng mạch).
• Số chân Digital: 54 (15 chân PWM)
• Số chân Analog: 16
• Giao tiếp UART : 4 bộ UART
• Giao tiếp SPI : 1 bộ ( chân 50 -> 53 ) dùng với thư viện SPI của Arduino
• Giao tiếp I2C : 1 bộ
• Ngắt ngồi : 6 chân
• Bộ nhớ Flash: 256 KB, 8KB sử dụng cho Bootloader
• SRAM: 8 KB
• EEPROM: 4 KB

• Xung clock: 16 MHz

3


1.6 GIỚI THIỆU VỀ USB UART CP2102
Mạch chuyển USB UART CP2102 sử dụng chip CP2102 của hãng SILICON LABS
được dùng để chuyển giao tiếp từ USB sang UART TTL và ngược lại, có thể nhận trên tất
cả các hệ điều hành Windows, Mac, Linux, Android,... rất dễ sử dụng và giao tiếp.

Hình 1.2 USB UART CP2102
Hỗ trợ các tốc độ truyền như: 300, 600, 1200, 1800, 2400, 4000, 4800, 7200, 9600,
14400, 16000, 19200, 28800, 38400, 51200, 56000, 57600, 64000, 76800, 115200,
128.000, 153.600, 230.400 , 250.000, 256.000, 460.800, 500.000, 576.000, 921.600 và các
loại tốc độ khác.
Trên mạch có 6 cổng đầu ra: 3.3V DTR 5V Tx Rx Gnd. Trong đó chân DTR được sử
dụng để reset vi điều khiển trong quá trình nạp (tương thích với Arduino Promini). LED
nguồn sáng khi gắn vơ máy tính và LED báo hiệu Tx / Rx, LED này sẽ sáng khi module
nhận, gửi dữ liệu.
❖ Mơ tả chân như sau:
• TXD: chân truyền dữ liệu UART, dùng kết nối đến chân Rx của các module
khác, khơng kết nối trực tiếp đến mức của RS232
• RXD: chân nhận dữ liệu UART, dùng kết nối đến chân Tx của các module khác,
không kết nối trực tiếp đến mức của RS232
• GND: chân mass hoặc nối đất.
4


• 5V: nguồn điện áp dương (tối đa 500mA).
• DTR: Chân reset để nạp cho vi điều khiển

• 3.3V: nguồn điện áp dương 3.3V
1.7 GIỚI THIỆU VỀ OBD-II URAT

Hình 1.3 Module OBD-II UART
Board OBD-II URAT cho phép bạn giao tiếp với mạng OBD-II của xe. Nó cũng cấp
giao diện nối tiếp bằng cách sử dụng bộ lệnh ELM327 và hỗ trợ tất cả các chuẩn OBD-II
chính như CAN và JBUS. Thế hệ thứ hai (OBD-II) là một bộ tiêu chuẩn để thực hiện một
hệ thống trên máy tính để kiểm sốt khí thải từ xe cộ. Nó lần đầu tiên được giới thiệu tại
Hoa Kỳ vào năm 1994, và trở thành một yêu cầu trên tất cả các loại xe năm 1996 và mới
hơn của Mỹ. Các quốc gia khác, bao gồm Canada, các bộ phận của Liên minh châu Âu,
Nhật Bản, Úc và Braxin đã thông qua luật tương tự. Một phần lớn số xe hiện đại hỗ trợ
OBD-II.
Trong số những thứ khác, OBD-II yêu cầu mỗi xe tuân thủ phải được trang bị đầu nối
chẩn đoán chuẩn (DLC) và mơ tả cách giao tiếp chuẩn với máy tính của xe, còn được gọi
5


là ECU (Bộ Điều khiển Điện tử). Có thể lấy được nhiều thông tin bằng cách kết nối OBD
vào xe, bao gồm trạng thái đèn báo lỗi (MIL), mã lỗi chẩn đốn (DTC), kiểm tra và bảo trì
(I / M), số VIN, hàng trăm thông số thời gian thực và hơn thế nữa.
STN1110 là một trình thơng dịch từ OBD đến UART có thể được sử dụng để chuyển
đổi tin nhắn giữa bất kỳ giao thức OBD-II nào đang được sử dụng và UART. Nó hồn tồn
tương thích với bộ lệnh ELM327 chuẩn của ngành công nghiệp thực tế. Dựa trên lõi bộ xử
lý 16 bit, STN1110 cung cấp nhiều tính năng hơn và hiệu suất tốt hơn so với bất kỳ IC
tương thích ELM327 nào khác.
❖ Mơ tả chân như sau:
• TX-0: chân truyền dữ liệu UART, dùng kết nối đến chân Rx của các module
khác.
• RX-I: chân nhận dữ liệu UART, dùng kết nối đến chân Tx của các module khác.
• 3 chân NC: do nhà sản xuất thiết kế.

• GND: chân nối mass hoặc nối đất.
1.8 GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO IDE 1.8.4
Arduino cung cấp đến môi trường lập trình tích hợp mã nguồn mở hỗ trợ người dùng
viết code và tải nó lên bo mạch Arduino. Đây là môi trường đa nền tảng, hỗ trợ một loạt
các bo mạch Arduino cùng rất nhiều tính năng độc đáo. Ứng dụng lập trình này có giao
diện được sắp xếp hợp lý, phù hợp với cả những người dùng chuyên nghiệp lẫn khơng
chun.
Arduino là mơi trường phát triển tích hợp đa nền tảng, hỗ trợ cho một loạt các bo mạch
Arduino như Arduino Uno, Nano, Mega, Esplora, Ethernet, Fio, Pro hay Pro Mini cũng
như LilyPad Arduino. Phần mềm này cũng phù hợp cho những lập trình viên C và C ++ là
thay thế hoàn hảo cho các IDE khác.
❖ Các tính năng chính:
• Viết code và hộ trợ nhiều loại bo mạch Arduino
• Bộ sưu tập các ví dụ mẫu và thư viện hỗ trợ phong phú
• Có cộng đồng rộng để hỗ trợ

6


1.9 KHẢO SÁT ĐỂ LỰA CHỌN MODULE GPS/GPRS/GSM
1.9.1 Module GSM/GPRS/GPS A7
Đây là môđun GPRS / GSM / GPS, hỗ trợ GSM/GPRS 4 dải tần số (850, 900, 1800,
1900MHz). Ngoài ra, nó hỗ trợ các cuộc gọi thoại, tin nhắn SMS, dịch vụ dữ liệu GPRS
và chức năng GPS.

Hình 1.4 Module GPRS GSM GPS A7
❖ Đặc điểm kỹ thuật:
• Điện áp hoạt động: 3.3~4.2V
• Cơng suất: >3.4W
• Kích thước: 22.8mm x 19.8x2.5mm

• Nhiệt độ làm việc: -30°C ~ 80°C
• Hỗ trợ mạng GSM của China Mobile và China Unicom
• Hỗ trợ GPS và AGPS
• Độ nhạy: <-105
• Hỗ trợ gọi điện, nhắn tin SMS
• Hỗ trợ GPRS (tối đa: upload 42.8Kbps, download:85.6Kbps), GPRS class 10
• Hỗ trợ các tiêu chuẩn GSM07.07,07.05 AT command và mở rộng lên
command Ai-Thinker
• Hai cổng Serial, một cho download và một cho AT command
• Package SMT 42Pin
7


1.9.2 Mạch GSM GPRS GPS BDS A9G
Mạch GSM GPRS GPS BDS A9G là phiên bản nâng cấp của Module Sim A7 từ nhà
sản xuất Ai-Thinker với nhiều cải tiến vượt trội cho khả năng hoạt động ổn định và tiết
kiệm năng lượng, mạch có thiết kế nhỏ gọn, tích hợp đầy đủ các tính năng như các module
Sim hiện có trên thị trường như Sim900, Sim800,..., ngồi ra mạch cịn được tích hợp thêm
khả năng định vị GPS, khe cắm thẻ nhớ Micro SD và Microphone cho tính năng Voice.

Hình 1.5 Module GPRS GSM GPS A9G
Mạch GSM GPRS GPS BDS A9G giao tiếp qua UART với bộ tập lệnh AT quen thuộc
đi kèm, rất dễ để điều khiển, lập trình và kết nối với Vi điều khiển hoặc kết nối trực tiếp
với máy tính qua mạch chuyển USB - UART.
❖ Đặc điểm kỹ thuật:
• Điện áp hoạt động: 3.3~4.2V
• Cơng suất: >3.4W
• Hỗ trợ điện thoại cơ bản / SMS, kết nối mạng GPRS, định vị GPS / BDS hai
chế độ.
• Hỗ trợ một máy ảnh 30W / 200W bên ngoài trên bo mạch mở rộng của A9G.

8


• Có một bộ sạc pin lithium, micrơ, giao diện loa, giao tiếp USB, nhiều phím
cho người dùng / led, khe cắm thẻ TF, cảm biến gia tốc, giao diện SPI, giao
diện I2C2, giao diện ADC.
• Hỗ trợ GPRS (tối đa: upload 42.8Kbps, download:85.6Kbps)
• Hỗ trợ các tiêu chuẩn GSM07.07,07.05 AT command và mở rộng lên
command Ai-Thinker
• Hai cổng Serial, một cho download và một cho AT command
• Package SMT 42Pin
1.9.3 Module GSM/GPS SIM908 Easy
Module GSM/GPS SIM908 Easy là loại module SIM908 tích hợp 1 bộ GSM/GPRS
và 1 bộ GPS mạnh mẽ ( có ăng-ten rời). Là một sản phẩm do AT-COM phát triển dựa trên
các tính năng của module SIM908. GSM/GPS SIM908 Easy được thiết kế giúp người dùng
dễ dàng nghiên cứu và triển khai các ứng dụng liên quan đến GSM, GPRS như điều khiển,
giám sát, truyền nhận dữ liệu,…và ứng dụng GPS như : định vị toạ độ hiển thị lên bản đồ
Google, đo tốc độ , thời gian…với độ chính xác cao.

Hình 1.6 Module GSM/GPS SIM908 Easy
Ngồi ra cịn tích hợp Battery và bộ sạc Li-ion Battery cung cấp cho người dùng khả
năng di động cao, tiện lợi, kích thước nhỏ gọn, ngõ ra dữ liệu tiện dụng.
❖ Đặc điểm kỹ thuật:
• Quad-Band 850/900/1800/1900MHz
• Integrated TCP/IP stack
9


• GPS L1 C/A code, 42 channel

• Tích hợp Battery và bộ sạc Li-on Battery trên mạch
• Hỗ trợ giao tiếp mức 3.3V và 5V.
• Ngõ ra :
+ Header 1x3 Pin: GND, RXD_GPS, TXD_GPS
+ Header ngõ ra ATCBus: 2x9 Pin, 2.54mm
+ Giao tiếp dữ liệu qua UART
• Điều khiển theo tập lệnh AT Command
• Điện áp cấp vào: 5VDC
• Hỗ trợ thư viện thiết kế cho Altium, Eagle, Orcad
• Hỗ trợ code sample cho PIC, Arduino UNO
• Hỗ trợ App Android Google Map
1.9.4 Module Sim5320E EVB GSM/3G/GPS
Module Sim5320E EVB GSM/3G/GPS do MLAB thiết kế tić h hơ ̣p module Sim3G
SimCom Sim5320E.

Hình 1.7 Module Sim5320E EVB GSM/3G/GPS
Sim5320E

hỗ

trợ

GSM/GPRS

trên

4

băng

tần 850/900/1800/1900MHz

UMTS/HSDPA trên 2 băng tần 900/2100MHz với tốc độ truyền dữ liệu lên tới
3.6Mbps. So với module sim 2G, thì module sim 3G có tốc độ nhanh hơn , có thể truyền
file hay hình ảnh một cách nhanh chóng. Module Sim5320E EVB hỗ trợ công nghệ A-

10


GPS, giúp cho việc định vị được chính xác hơn. Ứng dụng trong các hệ thống điều khiển,
giám sát, thu thập dữ liệu từ xa như trạm quan trắc môi trường, thiết bị an ninh báo động,
thiết bị an ninh…
❖ Đặc điểm kỹ thuật:
• Quad-Band 850/900/1800/1900MHz
• Tích hợp module sim 3G Sim5320E
• Nguồn đầu vào dải rộng (Power in): từ 7VDC đến 12VDC
• Nút nhấn PWK dùng để bật, tắt Sim5320E
• Led báo nguồn, báo trạng thái sim
• Cổng Micro USB thuận tiện để nạp lại firmware cho Sim5320E, hay cung
cấp nguồn cho module
• Giao tiếp dễ dàng với chip 3.3V hay 5V
• Tích hợp Pin 3V CR2032, lưu trữ thời gian thực, thơng tin GPS của
Sim5320E
• Kích thước: 100mm x 50mm
1.9.5 HSPA+ Multi-band LGA Module GNSS GPS and GSM/EGPRS
HSPA+ Multi-band LGA Module GNSS GPS and GSM/EGPRS là module của hãng
Telit. Telit HE910 là dòng máy đa băng tần HSPA + LGA nhỏ gọn nhất, tích hợp GPS và
GSM / EGPRS. Dòng sản phẩm HE910 rất phù hợp với nhiều ứng dụng công nghiệp và
tiêu dùng với yêu cầu về thông lượng dữ liệu cao, bao gồm theo dõi tài sản & hạm đội, bưu
chính, PDA, giám sát an ninh, thiết bị định vị cá nhân, e-reader và điện tử tiêu dùng

chung. Một số biến thể được cung cấp, bao gồm từ các mơ hình 3 băng tầng giá rẻ với
thơng lượng giảm xuống, với các cấu hình đầy đủ bao gồm tính đa dạng của máy thu và
chức năng A-GPS có độ nhạy cao.
❖ Đặc điểm kỹ thuật:
• Điện cung cấp: 3.4V – 4.2V
• Nhiệt độ hoạt động: -40C đến +85C
• 7 băng tầng HSPA + cho phạm vi phủ sóng trên tồn thế giới

11


• Có GPS cho các ứng dụng yêu cầu sửa chữa trong nhà và GPS đồng thời với
hội thoại và dữ liệu. Nền tảng hoàn hảo cho một loạt các ứng dụng yêu cầu
kết nối HSPA
• Hỗ trợ GPS/GSM, hỗ trợ gọi điện và gửi SMS
• Điều khiển thơng qua tập lệnh AT thơng qua 3GPP 27.005 27.007
• Tích hợp UDP/TCP/FTP/SMTP
• 2 cổng giao tiếp UART, giao tiếp I2C
1.9.6 Terminus GSM/GPRS Plug-in Module with GPS
Terminus GSM/GPRS Plug-in Module with GPS là module do hãng Janus sản xuất.
Dòng sản phẩm Plug-in của Terminus là các mô-đun truyền thông, được thiết kế đặc biệt
cho các ứng dụng M2M không dây. Ba lựa chọn truyền thơng, GSM, CDMA và UMTS có
sẵn trong một bảng bố trí chung. Các mơ đun GSM và UMTS cũng sẽ bao gồm một ổ cắm
thẻ SIM. Để cho phép tích hợp dễ dàng, thiết bị đầu cuối này chỉ có ở một khung mở.
❖ Đặc điểm kỹ thuật:
• Điện áp nguồn: 4.75V – 5.25V
• Quad-Band EGSM 850 / 900 / 1800 / 1900 MHz
• Điều khiển qua các lệnh AT theo 3GPP 27.005, 27.007 và tùy chỉnh Telit
• Điều khiển qua lệnh AT từ xa
• Truy cập TCP / IP qua các lệnh AT

• Gọi điện và nhắn tin SMS (MO / MT)
• Nhạy cảm:
+ <-107 dBm @ 850/900 MHz
+ <-106 dBm @ 1800/1900 MHz
• Hỗ trợ DARP / SAIC
• Kích thước: 2,5 x 1,4 x 0,365
• GSM và GPS có sẵn qua Murarta GSC thu nhỏ kết nối RF
1.9.7 Module GSM/GPRS/GPS SIM808
Module GSM/GPRS/GPS SIM808 là module chức năng GSM và GPS hai trong
một. Nó được dựa trên mô-đun GSM / GPS mới nhất SIM808 của SIMCOM, hỗ trợ mạng
GSM / GPRS Quad-Band và kết hợp công nghệ GPS.
12


Hình 1.8 Module GSM/GPRS/GPS SIM808
Có tính năng tiêu thụ điện năng cực thấp ở chế độ ngủ và được tích hợp với mạch sạc
cho pin Li-Ion. có GPS cao nhận được sự nhạy cảm với 22 theo dõi và 66 kênh thu nhận
được. Bên cạnh đó, nó cũng hỗ trợ A-GPS có sẵn để nội địa hố trong nhà. Module này
được điều khiển bởi lệnh AT thông qua UART và hỗ trợ mức logic logic 3.3V và 5V.
❖ Đặc điểm kỹ thuật:
• Quad-band 850/900/1800 / 1900MHz
• GPRS kết nối nhiều lớp 12: tối đa 85.6kbps (tải xuống / tải lên)
• Kiểm soát bởi lệnh AT (3GPP TS 27.007, 27.005 và SIMCOM tăng cường
các lệnh AT)
• Hỗ trợ điều khiển sạc pin cho pin Li-Ion
• Hỗ trợ đồng hồ thời gian thực
• Cung cấp điện áp khoảng 3.4V ~ 4.4V
• GPS tích hợp / CNSS và hỗ trợ A-GPS
• Tiêu thụ điện năng thấp, 1mA ở chế độ ngủ
• Gửi và nhận tin nhắn SMS

• Hỗ trợ Bluetooth
1.9.8 Module Hepta-band HSPA + GPS
Module Hepta-band HSPA + GPS là module của hãng Multi-Tech sản xuất. Là một
module truyền thơng hồn chỉnh, tích hợp thêm truyền thông không dây hoặc theo dõi GPS

13


cho các giải pháp cho khách hàng. Sự thông minh của hệ thống nhúng Universal IP® cho
phép kết nối tự động ,liên tục cho các ứng dụng quan trọng và chức năng M2M nâng cao.
❖ Đặc điểm kỹ thuật:
• Hỗ trợ mạng 2G, 3G, GSM và CDMA
• Hỗ trợ theo dõi GPS, thơng điệp GPS tn thủ NMEA-0183 V3.01
• Dịch vụ Thơng báo ngắn (SMS)
• Đầu nối UFL ăng-ten
• Giao diện nối tiếp hỗ trợ tốc độ lên đến 921.6Kbps
• Lệnh AT tương thích
1.9.9 Module GPS/GPRS/GSM V3.0
Module GPS/GPRS/GSM V3.0 là module của hãng DFRobot. Module cịn hổ trợ cơng
nghệ GPS để điều hướng cho ngành hàng hải. Nó được điều khiển qua các lệnh AT
(GSM07.07, 07.05 và SIMCOM tăng cường các lệnh AT. Module GPS / GPRS / GSM này
sử dụng một con chip SIM908 được nhúng từ SIMCom. Với một giao diện tiêu chuẩn công
nghiệp và chức năng GPS, sự kết hợp của cả hai công nghệ cho phép xe cộ và con người
được theo dõi liên tục tại bất kỳ vị trí nào và bất cứ lúc nào với phạm vi tín hiệu.

Hình 1.9 Module GPS/GPRS/GSM V3.0
❖ Đặc điểm kỹ thuật:
• Nguồn cung cấp: 6V-12V
• Quad-Band 850/900/1800/1900 MHz
14