(Đồ án hcmute) hệ thống giám sát vị trí phương tiện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG

HỆ THỐNG GIÁM SÁT VỊ TRÍ PHƯƠNG TIỆN

GVHD: ThS. NGUYỄN NGƠ LÂM
SVTH: TRẦN VĂN TIẾN
MSSV: 11140350
SVTH: NGUYỄN TRẦN ĐĂNG QUANG
MSSV: 11140346

SKL 0 0 3 8 7 2

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015

do an


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀ O TẠO CHẤT LƢỢNG CAO
TRANG PHỤ BÌA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG

HỆ THỐNG GIÁM SÁT VỊ TRÍ PHƢƠNG TIỆN

GVHD:
SVTH :
MSSV :
SVTH :
MSSV :
Khố :
Ngành :

ThS. NGUYỄN NGƠ LÂM
TRẦN VĂN TIẾN
11140350
NGUYỄN TRẦN ĐĂNG QUANG
11140346
2011-2015
CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THƠNG

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2015

i

do an


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Tp. Hồ Chí Minh , ngày ..tháng ..năm 20…

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và Tên Sinh Viên:
NGUYỄN TRẦN ĐĂNG QUANG
TRẦN VĂN TIẾN
Ngành: CNKT Điện Tử Truyền Thơng
GVHD: Ths.NGUYỄN NGƠ LÂM
Ngày nhận đề tài:

MSSV:
11141346
11141350
Lớp: 11141CL2
ĐT: 0932675476
Ngày nộp đề tài:

1.Tên đề tài:
HỆ THỐNG GIÁM SÁT VỊ TRÍ PHƢƠNG TIỆN.
2.Các số liệu, tài liệu ban đầu:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
3.Nội dung thực hiện đề tài:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
4.Sản phẩm:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Tp. Hồ Chí Minh , ngày ..tháng ..năm 20…
TRƢỞNG NGÀNH

GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN

ii

do an


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
Tp. Hồ Chí Minh , ngày ..tháng ..năm 20…

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên:
NGUYỄN TRẦN ĐĂNG QUANG
TRẦN VĂN TIẾN

MSSV:11141352
MSSV:11141350

Ngành: CNKT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG.
Tên đề tài: HỆ THỐNG GIÁM SÁT VỊ TRÍ PHƢƠNG TIỆN.
Họ và Tên GVHD: Ths.NGUYỄN NGƠ LÂM.
NHẬN XÉT
1.Nội dung đề tài và khối lƣợng thực hiện:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
2.Ƣu điểm:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

3.Khuyết điểm:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
4.Đề nghị cho bảo vệ hay không:
………………………………………………………………………………………
5.Đánh giá loại:
………………………………………………………………………………………
6.Điểm:
………………………………………………………………………………………
Tp. Hồ Chí Minh , ngày ..tháng ..năm 20…
Giáo viên hƣớng dẫn

iii

do an


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
Tp. Hồ Chí Minh , ngày ..tháng ..năm 20…

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên sinh viên:
NGUYỄN TRẦN ĐĂNG QUANG
TRẦN VĂN TIẾN

MSSV:11141352
MSSV:11141350

Ngành: CNKT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG.
Tên đề tài: HỆ THỐNG GIÁM SÁT VỊ TRÍ PHƢƠNG TIỆN.
Họ và Tên GVHD: Ths.NGUYỄN ĐÌNH PHÚ
NHẬN XÉT
1.Nội dung đề tài và khối lƣợng thực hiện:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
2.Ƣu điểm:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
3.Khuyết điểm:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
4.Đề nghị cho bảo vệ hay không:
………………………………………………………………………………………
5.Đánh giá loại:
………………………………………………………………………………………
6.Điểm:
………………………………………………………………………………………
Tp. Hồ Chí Minh , ngày ..tháng ..năm 20…
Giáo viên phản biện

iv

do an


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Tp. Hồ Chí Minh , ngày ..tháng ..năm 20…

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên sinh viên:
NGUYỄN TRẦN ĐĂNG QUANG
TRẦN VĂN TIẾN

MSSV:11141352
MSSV:11141350

Ngành: CNKT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG.
Tên đề tài: HỆ THỐNG GIÁM SÁT VỊ TRÍ PHƢƠNG TIỆN.
Họ và Tên GVHD: Ths.TRƢƠNG NGỌC ANH
NHẬN XÉT
1.Nội dung đề tài và khối lƣợng thực hiện:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
2.Ƣu điểm:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
3.Khuyết điểm:
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
4.Đề nghị cho bảo vệ hay không:
………………………………………………………………………………………
5.Đánh giá loại:
………………………………………………………………………………………
6.Điểm:
………………………………………………………………………………………
Tp. Hồ Chí Minh , ngày ..tháng ..năm 20…

Giáo viên phản biện

v

do an


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên nhóm xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Ngô Lâm,
ngƣời trực tiếp chỉ dạy và tận tình hƣớng dẫn, ln quan tâm nhắc nhở nhóm trong
suốt q trình thực hiện đề tài, khơng có sự hỗ trợ, chỉ bảo, nhắc của thầy thì có lẽ
nhóm đã khơng thể hồn thành đề tài kịp thời hạn
Nhóm cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ
Thuật TP.Hồ Chí Minh, đặc biệt là các thầy cơ trong khoa Điện - Điện tử, đã tận
tình chỉ dạy và tạo mọi điều kiện cũng nhƣ hỗ trợ các thiết bị cần thiết đề nhóm
hồn thành đề tài. Với vốn kiến thức đƣợc tiếp thu trong q trình học khơng chỉ là
nền tảng cho quá trình nghiên cứu đề tài mà cịn là hành trang q báu để nhóm
bƣớc vào đời một cách vững chắc và tự tin.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè – những ngƣời thân u
ln là chỗ dựa vững chắc, xin kính chúc q Thầy, Cơ và gia đình dồi dào sức
khỏe và thành công trong sự nghiệp cao quý.
Sinh viên thực hiện:
Sinh viên 1

Sinh viên 2

Nguyễn Trần Đăng

Trần Văn Tiến

Quang

vi

do an


TĨM TẮT
Mục đích của đề tài là thiết kế và thực hiện hệ thống giám sát sử dụng định vị
toàn cầu (GPS), bao gồm các module phần cứng tích hợp các chức năng GPS,
GSM/GPRS, để thu nhận các thông tin định vị từ vệ tinh và truyền về máy chủ dịch
vụ web dữ liệu về thời gian, kinh độ, vĩ độ,… Từ đó, bằng cách truy cập vào trang
web, thơng qua giao diện đồ họa, ngƣời dùng có thể xác định đƣợc vị trí của
phƣơng tiện hiện thời.

vii

do an


ABSTRACT
The goal of this thesis is designing and implementing tracking device by using
Global Positioning System (GPS), includes hardware modules integrated
GPS,GSM/GPRS functions for receiving locator information from satellite and
transferring data to Web server such as time, coordinat,… Therefore, by accessing
webpage via graphical interface, user can detect position of the vehicle.

viii

do an

MỤC LỤC
TRANG PHỤ BÌA .......................................................................................................... i
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................................................ ii
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN ........................................... iii
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN .............................................. iv
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ................................................v
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... vi
TÓM TẮT..................................................................................................................... vii
ABSTRACT................................................................................................................. viii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... ix
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT: ........................................................................... xii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................... xiv
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ................................................................................. xiv
Chƣơng 1: TỔNG QUAN ............................................................................................15
1.1 Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay ..............................................................15
1.2 Tính cấp thiết của đề tài.........................................................................................15
1.3 Mục tiêu nghiên cứu ..............................................................................................15
1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................................15
1.5 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .........................................................................16
1.6 Phƣơng ph́áp Nghiên cƣ́u ......................................................................................16
1.7 Bố cục của Đồ án ...................................................................................................16
Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...............................................................................17
2.1 Tổng quan GPS......................................................................................................17
2.1.1 Nguyên lý xác định vị trí với GPS .............................................................18
2.1.2 Dữ liệu NMEA ...........................................................................................20
2.2 Tổng quan GSM ....................................................................................................21
2.2.1 Giao diện vô tuyến .........................................................................................21

ix

do an


2.2.2 Cấu trúc mạng GSM .......................................................................................22
2.3 Tổng quan GPRS ...................................................................................................23
2.4 Tập lệnh AT ...........................................................................................................25
2.5 Tổng quan về FTP .................................................................................................26
2.6 Web Server ............................................................................................................27
2.6.1 Giới thiệu về lập trình Web ........................................................................27
2.6.2 Nguyên tắc hoạt động của Web server .......................................................28
2.6.3 Upload dữ liệu lên host ..............................................................................29
2.7 Ngôn ngữ Java Script ............................................................................................31
2.8 Ngôn ngữ PHP ......................................................................................................32
2.8.1 Khái niệm .......................................................................................................32
2.8.2 Các ứng dụng của PHP ...................................................................................32
2.8.3 Hoạt động của PHP ........................................................................................33
Chƣơng 3: GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN VÀ MODULE SỬ DỤNG ...............35
3.1 Vi điều khiển PIC18F4550 ....................................................................................35
3.1.1 Giới thiệu, lịch sử hình thành và phát triển của PIC ......................................35
3.1.1 Cấu trúc, đặc tính, sơ đồ chân ........................................................................36
3.1.2 Tổ chức bộ nhớ, thanh ghi(3)...........................................................................40
3.2 Module SIM908.....................................................................................................44
Chƣơng 4: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ............................................46
4.1 Sơ đồ khối của hệ thống ........................................................................................46
4.1.1 Yêu cầu của hệ thống .................................................................................46
4.1.2 Sơ đồ khối và chức năng mỗi khối .............................................................46
4.1.3 Hoạt động của hệ thống ..............................................................................47
4.2 Thiết kế, tính toán hệ thống ...................................................................................47

4.2.1 Thiết kế và xây dựng phần cứng ................................................................47
a. Nguồn cung cấp .............................................................................................47
b. Module GPS/GSM .........................................................................................48
c. Khối xử lý trung tâm ......................................................................................50
4.2.2 Xây dựng phần mềm cho hệ thống .............................................................54
Chƣơng 5: KẾT QUẢ ..................................................................................................56
5.1 Phần cứng ..............................................................................................................56
5.2 Phần mềm ..............................................................................................................57
5.3 Kết quả thực nghiệm .............................................................................................59
Chƣơng 6: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ..............................................62

x

do an


6.1 Kết luận .................................................................................................................62
6.2 Phạm vi ứng dụng và hƣớng phát triển .................................................................62
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................64
PHỤ LỤC: .....................................................................................................................65
Phụ lục 1: Hƣớng dẫn cài đặt và sử dụng hệ thống ....................................................66
Phụ lục 2: Chƣơng trình phần cứng và phần mềm......................................................67

xi

do an


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT:
Từ viết tắt

ADC
ALU
APN
ASCII
BSC
BSS
BTS
CPU
EEPROM
FTP
GPRS
GPS
GSM
HTTP
IP
MMS
MSC
NMEA

Từ đầy đủ tiếng Anh
Analog to Degital Convert
Arithmetic Logic Unit
Access Point Name
American Standard Code for
Information Interexchange
Base Station Controller
Base Station Subsystem
Base Transceiver Station
Central Processing Unit
Electrically erasable programmable

read-only memory
File Transfer Protocol
General packet radio service
Global Positioning System
Global System for Mobile
communication
Hyper Text Tranfer Protocol
Internet Protocol
Multimedia Messaging Service

PLL
PPP
PWM
RAM

National Marine Electronics
Association
Network Sub System
Programmable Intelligent Computer
– Peripheral Interface Controller
Phase Lock Loop
Point-to-Point Protocol
Pulse Wide Modulation
Random Access Memory

RISC
ROM

Reduced Instruction Set Computer
Read Only Memory

NSS
PIC

Nghĩa tiếng Việt
Chuyển đổi tƣơng tự- số
Đơn vị tính tốn logic
Tên điểm truy cập

Bộ điều khiển trạm gốc
Phân hệ trạm gốc
Trạm thu phát gốc
Bộ xử lí trung tâm
Bộ nhớ chỉ đọc lập trình
đƣợc
Giao thức truyền tập tin
Dịch vụ gói dữ liệu vơ
tuyến
Hệ thống định vị tồn cầu
Hệ thống mạng điện thoại
toàn cầu
Chuẩn truyền văn bản
Chuẩn giao tiếp mạng
Tin nhắn đa phƣơng tiện

Hệ thống mạng con

Khóa dịch pha
Giao thức mạng đa điểm
Điều chế độ rộng xung

Bộ nhớ truy xuất ngẫu
nhiên
Bộ nhớ chỉ đọc

xii

do an


RSS

Radio Sub System

RXD
SMS
SPI

Receive eXchange Data
Short Message Service
Serial Peripheral Interface

SPRAM

Static Random Access Memory

TDM

Time division multiplexing

TDMA

TRAU
TXD
UART

Time Division Multiple Access

USB
WAP

Transmitt eXchange Data
Universal Asynchronous ReceiverTransmitter
Universal Serial Bus
Wireless Application Protocol

Hệ thống mạng vô tuyến
con
Nhận dữ liệu
Tin nhắn văn bản
Chuẩn giao tiếp ngoại vi
nối tiếp
Bộ nhớ truy xuất ngẫu
nhiên tĩnh
Ghép kênh phân chia theo
miền thời gian

Truyền dữ liệu
Chuẩn giao tiếp bất đồng
bộ
Chuẩn kết nối không dây

xiii

do an


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Các tập lệnh AT của FTP ...............................................................................25
Bảng 2.2: Các tập lệnh AT mở rộng của GPS ................................................................26

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Các thành phần của GPS ................................................................................18
Hình 2.2: Khoảng cách từ vệ tinh đến bộ nhận GPS trên Trái Đất ................................19
Hình 2.3: Điểm giao nhau của ba đƣờng tròn là địa điểm của bộ nhận tín hiệu ............20
Hình 2.4: Danh sách các câu NMEA của GPS ...............................................................21
Hình 2.5: Cấu trúc mạng GSM .......................................................................................22
Hình 2.6: Tiến trình truyền tải trang web đến màn hình ................................................28
Hình 2.7: Giao diện khi đƣa dữ liệu website lên một host .............................................30
Hình 3.1: Các kiểu đóng gói của PIC .............................................................................35
Hình 3.3: Sơ đồ chân của VDK PIC18F4550.................................................................40
Hình 3.4: Sơ đồ bộ nhớ chƣơng trình và bộ nhớ stack của PIC18F4550 .......................42
Hình 3.5: Sơ đồ bộ nhớ dữ liệu của PIC18F4550 ..........................................................43
Hình 3.6: Hình ảnh thực tế của module sim908 .............................................................44
Hình 4.1: Sơ đồ khối hệ thống ........................................................................................46
Hình 4.2: Khối nguồn .....................................................................................................48
Hình 4.3: Sơ đồ kết nối của SIM908 với PIC18F4550 ..................................................49
Hình 4.4: Sơ đồ nguyên lý của SIM908 .........................................................................49
Bảng 4.1: Các chân đƣợc sử dụng của SIM908 để giao tiếp với PIC18F4550 ..............50
Hình 4.5: Khối điều khiển PIC18F4550 .........................................................................51
Hình 4.6: Lƣu đồ giải thuật của Vi điều khiển ...............................................................53
Hình 4.7: Lƣu đồ giải thuật của web server....................................................................55

Hình 5.1: Khối xử lý trung tâm ......................................................................................56
Hình 5.2: Khối GSM/GPS ..............................................................................................56
Hình 5.3: Sản phẩm hồn thiện.......................................................................................57
Hình 5.4: Trang đăng nhập .............................................................................................58
Hình 5.5: Giao diện trên trình duyệt máy tính ................................................................58
Hình 5.6: Giao diện trang web ........................................................................................59
Hình 5.7: Kết quả so sánh thực nghiệm 1. ......................................................................60
Hình 5.8: Kết quả thực nghiệm 2....................................................................................61

xiv

do an


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chƣơng 1: TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay
Với sự phát triển của khoa học cơng nghệ, con ngƣời ngày càng có nhiều các
thiết bị ứng dụng hỗ trợ thông minh trong cuộc sống nhờ sử dụng các loại vi điều
khiển, hệ thống nhúng, phần mềm…
Trong lĩnh vực điện tử viễn thông, việc ứng dụng GPS kết hợp với hệ thống
GSM/GPRS giúp giám sát hành trình của phƣơng tiện từ xa theo thời gian thực đã
mang lại những lợi ích thiết thực trong công tác quản lý của các cá nhân, doanh
nghiệp và tổ chức. Mặt khác, Nhà nƣớc đã và đang triển khai lộ trình gắn thiết bị
giám sát hành trình cho phƣơng tiện vận tải.
1.2 Tính cấp thiết của đề tài
Các sản phẩm đã có trên thị trƣờng gần đây xuất hiện nhiều loại với nhiều
chức năng đa dạng, đƣợc sản xuất trong nƣớc hoặc nhập từ nƣớc ngoài với giá
thành cao và chi phí bão dƣỡng tốn kém. Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn, nhóm chọn

đề tài thiết kế và thực hiện hệ thống giám sát hành trình với các chức năng cần thiết
và chi phí hợp lý.
1.3 Mục tiêu nghiên cứu
Mục đích của đề tài là thiết kế và thực hiện hệ thống giám sát hành trình sử dụng
định vị toàn cầu (GPS), bao gồm các module phần cứng tích hợp các chức năng GPS,
GSM/GPRS, để thu nhận các thông tin định vị từ vệ tinh và truyền về máy chủ dịch vụ
Web dữ liệu về thời gian, kinh độ, vĩ độ… Từ đó, bằng cách truy cập vào trang web, thông
qua giao diện đồ họa, hoặc tin nhắn SMS, ngƣời dùng có thể xác định đƣợc vị trí của
phƣơng tiện hiện thời.

Với những kiến thức đã có và thời gian thực hiện đề tài, nhóm đặt ra mục
tiêu ban đầu là sản phẩm đạt đƣợc các yêu cầu nhƣ theo dõi đƣợc vị trí thiết bị và
hiển thị trên website với chi phí rẻ.
1.4 Nhiệm vu ̣ nghiên cƣ́u
Áp dụng kiến thức đã đƣợc học để xây dựng hệ thống hoàn chỉnh, ngoài ra
nghiên cứu, kế thừa ứng dụng từ những thiết bị khác, từ đó phát triển hệ thống hồn
thiện và có tính ứng dụng cao hơn.

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

15

do an


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.5 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu: hệ thống sẽ cần vi điều khiển để điều khiển toàn bộ
hoạt động của hệ thống. Bên cạnh đó, cần một thiết bị có hỗ trợ GPS/GSM/GPRS

với các chuẩn giao tiếp thông dụng nhƣ UART, I2C, để giao tiếp với vi điều
khiển… Ngoài ra, ta cần một web server để ngƣời dùng có thể truy cập và theo dõi
tọa độ của họ.
Phạm vi nghiên cứu: hệ thống trong đề tài này sẽ đáp ứng đủ nhu cầu về việc
lấy tọa độ và hiển thị tọa độ của chiếc xe mang thiết bị lên bản đồ. Và hơn thế nữa,
hệ thống không dừng lại ở mức mơ hình, mà sẽ đƣợc áp dụng thực lên phƣơng tiện
đi lại của ngƣời thực hiện.
1.6 Phƣơng ph́áp Nghiên cƣ́u
Tham khảo các tài liệu để nắm rõ các kiến thức có liên quan.
Xây dựng phần cứng và phần mềm đáp ứng các yêu cầu đặt ra ban đầu.
Kiểm tra, đánh giá thiết bị, so sánh với các thiết bị chuyên dụng khác.
1.7 Bố cục của Đồ án
Cáo cáo về đồ án gồm có 6 chƣơng:
Chƣơng 1: Tổng Quan
- Giới thiệu cái nhìn tổng quát về đồ án sẽ thực hiện: nhƣ đã trình bày ở trên
Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết
- Nội dung chủ yếu sẽ giới thiệu các kiến thức sẽ đƣợc áp dụng vào đồ án nhƣ:
tìm hiểu về GPS, GSM, GPRS, tập lệnh AT, giao thức FTP, ngôn ngữ PHP và
Javascript.
Chƣơng 3: Giới thiệu các linh kiện và module sử dụngg
- Chủ yếu giới thiệu về các thiết bị và linh kiện sẽ sử dụng để xây dựng hệ
thống nhƣ vi điều khiển PIC18F4550 và module GSM/GPS đƣợc sử dụng.
Chƣơng 4: Thiết kế và xây dựng hệ thống
- Đƣa ra sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý, tính tốn, xây dựng hệ thống phần cứng
- Xây dựng phần mềm cách thức hoạt động của hệ thống
Chƣơng 5: Kết Quả
- Hình ảnh về kết quả phần cứng và phần mềm
- Nhận xét từng phần
Chƣơng 6: Kết luận và hƣớng phát triển
- Những ƣu điểm, nhƣợc điểm của đề tài

- Hƣớng phát triển cho đề tài.

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

16

do an


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Với đề tài đã chọn, trong chương này nhóm sẽ giới thiêu sơ lược qua các công
nghệ, cũng như các lý thuyết cần nắm để người đọc sẽ có một cái nhìn tổng quan về
cách thức tiếp cận đề tài của nhóm.
2.1 Tổng quan GPS
GPS - Hệ thống Định vị Tồn cầu là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của
các vệ tinh nhân tạo, do Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ thiết kế, xây dựng, vận hành và
quản lý. Trong cùng một thời điểm, tọa độ của một điểm trên mặt đất sẽ đƣợc xác
định nếu xác định đƣợc khoảng cách từ điểm đó đến ít nhất ba vệ tinh. Tuy đƣợc
quản lý bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, chính phủ Hoa Kỳ cho phép mọi ngƣời trên
thế giới sử dụng một số chức năng của GPS miễn phí, bất kể quốc tịch nào.
GPS bao gồm 3 thành phần: phần khơng gian, phần kiểm sốt và phần sử dụng.
- Phần không gian: bao gồm các vệ tinh di chuyển xung quanh quỹ đạo trái
đất theo 6 mặt phẳng quỹ đạo khác nhau, mỗi mặt phẳng quỹ đạo gồm 4 vệ
tinh. Các vệ tinh trên quỹ đạo đƣợc bố trí sao cho các máy thu GPS trên mặt
đất có thể nhìn thấy tối thiểu 4 vệ tinh vào bất kỳ thời điểm nào.Cấc vệ tinh sử
dụng năng lƣợng mặt trời và có các nguồn pin dự phịng khi đi vào vùng khuất
ánh mặt trời.
- Phần kiểm soát: Mục đích trong phần này là kiểm sốt vệ tinh đi đúng

hƣớng theo quỹ đạo và thơng tin thời gian chính xác. Có 5 trạm kiểm sốt đặt
rải rác trên trái đất. Bốn trạm kiểm soát hoạt động một cách tự động, và một
trạm kiểm soát là trung tâm. Bốn trạm này nhận tín hiệu liên tục từ những vệ
tinh và gửi các thơng tin này đến trạm kiểm sốt trung tâm. Tại trạm kiểm sốt
trung tâm, nó sẽ sửa lại dữ liệu cho đúng và kết hợp với hai an-ten khác để gửi
lại thơng tin cho các vệ tinh. Ngồi ra, cịn một trạm kiểm sốt trung tâm dự
phịng và sáu trạm quan sát chuyên biệt.
- Phần sử dụng: là thiết bị GPS để nhận tín hiệu từ vệ tinh và tính tốn địa
điểm hiện tại của thiết bị dựa vào tín hiệu nhận đƣợc.

CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

do an

17


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.1: Các thành phần của GPS

2.1.1 Nguyên lý xác định vị trí với GPS
Nhƣ đã giới thiệu sơ lƣợc về GPS, đây là một hệ thống định vị xác định vị trí
của hệ thống dựa trên các vệ tinh nhân tạo. Các vệ tinh sẽ truyền tín hiệu một chiều
đến thiết bị nhận tín hiệu GPS trên mặt đất. Các tín hiệu gửi từ vệ tinh nào thì chỉ
định vị trí của vệ tinh và thời gian gửi tín hiệu đó. Thơng tin về thời gian đóng vai
trị rất quan trọng trong việc định vị tọa độ của thiết bị nhận GPS trên mặt đất, do
vậy, các vệ tinh GPS cũng đƣợc trang bị hệ thống đếm giờ để cung cấp thời gian
chính xác. Khoảng cách từ một vệ tinh đến một bộ thu GPS đƣợc tính dựa trên thời
gian truyền tín hiệu từ vệ tinh đến bộ thu GPS.

CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

do an

18


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.2: Khoảng cách từ vệ tinh đến bộ nhận GPS trên Trái Đất
Nguyên lý xác định vị trí bằng GPS
Giả sử bạn đang ở một nơi xa lạ và muốn biết mình đang ở đâu. Bạn hỏi thăm
một ngƣời dân địa phƣơng và đƣợc biết đang cách Vũng Tàu 60 km. Thông tin nhận
đƣợc mới chỉ cho bạn biết đang ở đâu đó trên vịng trịn tâm Vũng Tàu, bán kính 50
km. Một ngƣời khác nói bạn cách Biên Hịa 40 km. Giờ thì đã rõ hơn, bạn biết mình
đang ở một trong hai vị trí là giao nhau của 2 vịng trịn. Ngƣời thứ ba cho biết, bạn
đang cách thành phố Hồ Chí Minh 20 km. Và bạn đã có thể xác định vị trí hiện tại
của mình là Nhơn Trạch – nơi giao của 3 vòng tròn. Nguyên lý trên cũng đƣợc áp
dụng tƣơng tự để xác định vị trí trong hệ thống GPS, lấy điểm giao nhau của 3 mặt
cầu trong khơng gian 3 chiều, thay vì là 3 đƣờng trịn.
Các vệ tinh GPS bay vòng quanh Trái Đất hai lần trong một ngày theo một
quỹ đạo rất chính xác và phát tín hiệu có thơng tin xuống Trái Đất. Các máy thu
GPS nhận thơng tin này và bằng phép tính lƣợng giác tính đƣợc chính xác vị trí của
ngƣời dùng. Về bản chất máy thu GPS so sánh thời gian tín hiệu đƣợc phát đi từ vệ
tinh với thời gian nhận đƣợc chúng. Sai lệch về thời gian cho biết máy thu GPS ở
cách vệ tinh bao xa. Rồi với nhiều quãng cách đo đƣợc tới nhiều vệ tinh máy thu có
thể tính đƣợc vị trí của ngƣời dùng và hiển thị lên bản đồ điện tử của máy.
Máy thu phải nhận đƣợc tín hiệu của ít nhất ba vệ tinh để tính ra vị trí hai
chiều (kinh độ và vĩ độ) và để theo dõi đƣợc chuyển động. Khi nhận đƣợc tín hiệu

của ít nhất 4 vệ tinh thì máy thu có thể tính đƣợc vị trí ba chiều (kinh độ, vĩ độ
và độ cao). Một khi vị trí ngƣời dùng đã tính đƣợc thì máy thu GPS có thể tính các
thơng tin khác, nhƣ tốc độ, hƣớng chuyển động, bám sát di chuyển, khoảng hành
trình, quãng cách tới điểm đến, thời gian Mặt Trời mọc, lặn và nhiều thứ khác nữa.

CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

do an

19


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.3: Điểm giao nhau của ba đƣờng tròn là địa điểm của bộ nhận tín hiệu

2.1.2 Dữ liệu NMEA
NMEA 0183 (hay nói gọn đi là NMEA) là một kiểu dữ liệu đƣợc định nghĩa
cho việc giao tiếp giữa các thiết bị quân sự nhƣ máy đo vận tốc và hƣớng gió, la bàn,
autopilot và trong có bao gồm máy thu GPS, do tổ chức National Marine
Electronics Association. Mỗi thiết bị có các mẫu thơng tin chuẩn và mỗi mẫu thơng
tin này đều có hai kí tự tiền tố, ví dụ nhƣ tiền tố cho một thiết bị GPS là GP
Chuẩn NMEA truyền thông tin theo phƣơng thức nối tiếp với tốc độ truyền là
4800 bps và định dạng thông tin truyền đi là mã ASCII 8 bit đơn giản. Dữ liệu sẽ
đƣợc truyền đi trong một "câu" theo một chiều duy nhất từ một máy phát (talker)
đến một máy thu (listener) tại một thời điểm. Trên cơ sở đó, ngƣời ta cũng đã mở
rộng để một máy phát có thể đến nhiều máy thu, cũng nhƣ một máy thu có thể nhận
thơng tin từ nhiều máy phát.(1)
Một câu NMEA có chứa nhiều nhất 82 kí tự. Mỗi câu bắt đầu với kí hiệu
dollar “$” và theo sau là 2 kí tự tƣợng trƣng cho loại máy phát. Tiếp đến là 3 kí tự

để chỉ kiểu thơng tin truyền đi, sau đó là các nội dung của thông tin , các thông tin

CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

do an

20


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

đƣợc ngăn cách với nhau bởi dấu phẩy “,”, dấu checksum tùy trƣờng hợp mới sử
dụng (bắt đầu bởi một dấu sao “*”), và kết thúc với một kí tự hậu tố.(1) trang 450

Hình 2.4: Danh sách các câu NMEA của GPS
2.2 Tổng quan GSM
GSM - Hệ thống thơng tin di động tồn cầu là một công nghệ dùng cho mạng
thông tin di động. Dịch vụ GSM đƣợc sử dụng bởi hơn 2 tỷ ngƣời trên 212 quốc gia
và vùng lãnh thổ. Các mạng thông tin di động GSM cho phép có thể roaming với
nhau do đó những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau ở có
thể sử dụng đƣợc nhiều nơi trên thế giới.
2.2.1 Giao diện vô tuyến
GSM là mạng điện thoại di động thiết kế gồm nhiều tế bào (cell) do đó các
máy điện thoại di động kết nối với mạng bằng cách tìm kiếm các tế bào (cell) gần
nó nhất. Các mạng di động GSM hoạt động trên 4 băng tần. Hầu hết thì hoạt động ở
băng 900 MHz và 1800 MHz. Vài nƣớc ở Châu Mỹ thì sử dụng băng 850 MHz và
1900 MHz do băng 900 MHz và 1800 MHz ở nơi này đã bị sử dụng trƣớc.
Các mạng sử dụng băng tần 900 MHz thì đƣờng lên (từ thuê bao di động đến
trạm truyền dẫn uplink) sử dụng tần số trong dải 890–915 MHz và đƣờng xuống
downlink sử dụng tần số trong dải 935–960 MHz. Và chia các băng tần này thành

124 kênh với độ rộng băng thông 25 MHz, mỗi kênh cách nhau một khoảng

CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

do an

21


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

200 kHz. Khoảng cách song công (đƣờng lên & xuống cho một thuê bao) là
45 MHz.
Ở một số nƣớc, băng tần chuẩn GSM900 đƣợc mở rộng thành E-GSM, nhằm
đạt đƣợc dải tần rộng hơn. E-GSM dùng 880–915 MHz cho đƣờng lên và 925–
960 MHz cho đƣờng xuống. Nhƣ vậy, đã thêm đƣợc 50 kênh (đánh số 975 đến 1023
và 0) so với băng GSM-900 ban đầu. E-GSM cũng sử dụng công nghệ phân chia
theo thời gian TDM (time division multiplexing), cho phép truyền 8 kênh thoại toàn
tốc hay 16 kênh thoại bán tốc trên một kênh vơ tuyến. Có 8 khe thời gian gộp lại gọi
là một khung TDMA. Các kênh bán tốc sử dụng các khung luân phiên trong cùng
khe thời gian. Tốc độ truyền dữ liệu cho cả 8 kênh là 270.833 kbit/s và chu kỳ của
một khung là 4.615 m.
Công suất phát của máy điện thoại đƣợc giới hạn tối đa là 2 watt đối với
băng GSM 850/900 MHz và tối đa là một watt đối với băng GSM 1800/1900 MHz.
2.2.2 Cấu trúc mạng GSM

Hình 2.5: Cấu trúc mạng GSM

CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

do an

22


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Một mạng GMS bao gồm các thành phần sau:
- Phân hệ chuyển mạch NSS
- Phân hệ vô tuyến RSS
- Phân hệ vận hành và bảo dƣỡng OMS
o BSS: TRAU + BSC + BTS
 TRAU: bộ chuyển đổi mã và phối hợp tốc độ
 BSC: bộ điều khiển trạm gốc, điều khiển một số trạm BTS xử lý
các bản tin báo hiệu - Khởi tạo kết nối. - Điều khiển chuyển giao:
Intra & Inter BTS HO - Kết nối đến các MSC, BTS và OMC
 BTS: trạm thu phát gốc, Thu phát vô tuyến - Ánh xạ kênh logic
vào kênh vật lý - Mã hóa và giải mã - Mật mã / giải mật mã - Điều
chế / giải điều chế.
o MS: ME + SIM
 ME: Điện thoại di động
 SIM: lƣu trữ các thông tin về thuê bao và mật mã / giải mật mã
2.3 Tổng quan GPRS
GPRS - Dịch vụ vơ tuyến gói tổng hợp là một dịch vụ dữ liệu di động dạng
gói dành cho những ngƣời dùng mạng di động 2G (Hệ thống thơng tin di động tồn
cầu - GSM) cũng nhƣ hệ thống mạng di động 3G. Với hệ thống mạng 2G, GPRS
cung cấp dữ liệu ở tốc độ từ 56 đến 114 kbps.
Các hệ thống di động 2G kết hợp với GPRS thƣờng đƣợc gọi là "2.5G", có
nghĩa là, một công nghệ trung gian giữa thế hệ điện thoại di động thứ hai (2G) và
thứ ba (3G). Nó cung cấp tốc độ truyền tải dữ liệu vừa phải, bằng cách sử dụng các

kênh Đa truy cập theo phân chia thời gian (TDMA) đang cịn trống, ví dụ, hệ thống
GSM. Trƣớc đây đã có suy nghĩ sẽ mở rộng GPRS để bao trùm những tiêu chuẩn
khác, nhƣng thay vào đó những mạng đó hiện đang đƣợc chuyển đổi để sử dụng
chuẩn GSM, do đó GSM là hình thức mạng duy nhất sử dụng GPRS.
Các dịch vụ của GPRS:
- Dịch vụ tin nhắn và truyền tín hiệu
- Ln có sẵn kết nối với Internet
- Dịch vụ tin nhắn đa phƣơng tiện.
- Dịch vụ Push to talk qua mạng điện thoại
- Các ứng dụng cho thiết bị thông minh sử dụng kết nối không dây.
- Peer to peer
- Point-to-Multipoint

CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

do an

23


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

o Nếu dịch vụ tin nhắn thông qua gprs đƣợc sử dụng, tốc đọ truyền
tin nhắn có thể lên đến 30 sms/phút. Tốc độ truyền tin nhắn của
GSM chỉ vào khoảng 6 đến 10 sms/phút
Các giao thức kết nối không dây mà GPRS hỗ trợ(2):
- Internet Protocol (IP): trong thực tế, trình duyệt đƣợc tích hợp sẵn trên
điện thoại di động sử dung IPv4 bởi vì IPv6 chƣa đƣợc sử dụng phổ biến
- Point-to-Point protocol (PPP): PPP không đƣợc hỗ trợ rộng rãi trên các
HDH điện thoại, nhƣng nếu điện thoại di động đƣợc dùng làm modem kết

nối với máy tính, PPP đƣợc dùng để gắn IP vào điện thoại. Điều này cho
phép gán một địa chỉ IP (IPCP) động và sau đó sử dụng IPv4 vì địa chỉ IP
thiết bị di động sử dụng thƣờng là địa chỉ động.
- Kết nối X.25: kết nối này đƣợc dùng cho các ứng dụng nhƣ thiết bị đầu
cuối để thanh tốn khơng giây, mặc dù nó đã bị bỏ ra khỏi tiêu chuẩn.
X.25 vẫn có thể đƣợc hỗ trợ trên PPP, hay thậm chí IP, nhƣng để làm
điều này cần phải có một bộ định tuyến (router) để thực hiện việc kết hợp
hoặc cơ chế thông tin đƣợc tích hợp vào thiết bị đầu cuối nhƣ UE(User
Equipment)
Phần cứng, các thiết bị phần cứng hỗ trợ GPRS đƣợc chia thành 3 loại(2):
- Loại A: Có thể kết nối vào dịch vụ GPRS và dịch vụ GSM (thoại, SMS),
cùng lúc cả hai. Những thiết bị nhƣ vậy đã có mặt trên thị trƣờng.
- Loại B: Có thể kết nối vào dịch vụ GPRS và dịch vụ GSM (thoại, SMS),
nhƣng chỉ dùng một trong hai dịch vụ vào một thời điểm. Trong khi dùng
dịch vụ GSM, dịch vụ GPRS bị ngƣng, GPRS sau đó sẽ tự động đƣợc tiếp
tục sau khi dịch GSM kết thúc. Phần lớn thiết bị di động GPRS thuộc
Loại B.
- Loại C: Đƣợc kết nối với hoặc dịch vụ GPRS hoặc dịch vụ GSM (thoại,
SMS). Phải đƣợc chuyển bằng tay giữa hai dịch vụ.
Thiết lập kết nối: một kết nối GPRS đƣợc thiết lập bằng cách tham chiếu vào
APN (Acces Point Name) của kết nối. thiết lập APN để định nghĩa các dịch vụ có
thể sử dụng đƣợc nhƣ truy cập giao thức không dây (WAP), dịch vụ tin nhắn SMS,
dịch vụ tin nhắn đa phƣơng tiện MMS và các dịch vụ truy cập Internet nhƣ Email và
World Wide Web.(2)
Tính khả dụng của GPRS:
- Tốc độ tối đa của kết nối GPRS trong năm 2003 tƣơng đƣơng với kết
nối modem trong mạng điện thoại tƣơng tự có dây, khoảng 32 đến 40
kbit/s, tùy vào điện thoại sử dụng. Độ trễ là rất cao; một ping đi vòng mất

CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

do an

24