Đề tài “Bật tắt thiết bị và phát tín hiệu cảnh báo có người qua SMS”

Cuộc thi sáng tạo Khoa học – Kĩ thuật dành cho học sinh Trung học

Đề tài “Bật tắt thiết bị và phát tín hiệu cảnh báo có
người qua SMS”
Lĩnh vực : Kỹ thuật máy tính


MỤC LỤC
PHẦN A: GIỚI THIỆU.........................................................................................................3
TÓM TẮT NỘI DUNG DỰ ÁN........................................................................................3
LỜI CẢM ƠN....................................................................................................................4
PHẦN B NỘI DUNG CHÍNH...............................................................................................5
Chương I: DẪN NHẬP......................................................................................................5
1.1. Đặt vấn đề:..............................................................................................................5
1.2 Mục đích nghiên cứu:...............................................................................................6
1.3 Giới hạn nghiên cứu:................................................................................................6
1.4 Phương pháp, phương tiện nghiên cứu:...................................................................6
1.5 Kế hoạch nghiên cứu................................................................................................7
Chương 2: CƠ SỞ LÍ LUẬN.............................................................................................7
2.1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu:............................................................................7
2.1.1 Nghiên cứu trên thế giới:...................................................................................7
2.1.2 Nghiên cứu trong nước:....................................................................................8
2.2 Sơ đồ khối và nguyên lí hoạt động của hệ thống.....................................................9
2.2.1 Sơ đồ khối:........................................................................................................9
2.2.1 Nguyên lí làm việc:.........................................................................................10
Chương III: VI ĐIỀU KHIỂN AT MEGA 32, MODULE SIM900, HỆ THỐNG THƠNG TIN
DO ĐỘNG TỒN CẦU VÀ SMS, CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG PIR.......................12
3.1. Vi điều khiển AT89S52........................................................................................12
3.1.1. Giới thiệu tổng quan AT89S52......................................................................12
3.1.2.Cấu trúc của AT89S52:...................................................................................13
3.2. Hệ thống thông tin di động tồn cầu và tin nhắn SMS.........................................13

3.2.1 Hệ thống thơng tin di động toàn cầu GSM.....................................................14
3.2.2 Tin nhắn SMS:................................................................................................15
3.3. Cảm biến chuyển động PIR...................................................................................15
3.3.1. Giới thiệu........................................................................................................15
3.3.2. Nguyên lí hoạt động.......................................................................................16
3.4. Relay.....................................................................................................................16
3.5. Module SIM900....................................................................................................17
Chương IV: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG................................18
4.1. Sơ đồ mạch nguồn.................................................................................................18
4.2. Thiết kế bộ phận xử lí trung tâm...........................................................................19
CHƯƠNG 5: LẬP TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN........................................................19
5.1. Giới thiệu ngơn ngữ lập trình cho Avr..................................................................19
5.1.1. Ngơn ngữ lập trình Assembly........................................................................19
5.1.2. Ngơn ngữ lập trình C......................................................................................19
CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI......21
6.1. Kết quả đạt được...................................................................................................21
6.2. Hướng phát triển của đề tài...................................................................................22


PHẦN A: GIỚI THIỆU
TÓM TẮT NỘI DUNG DỰ ÁN
- Như chúng ta đã biết, gần như các thiết bị trong đời sống hoạt động độc lập
với nhau. Trong gia đình hay trường học, có rất nhiều các cơng tắc điều
khiển nhiều thiết bị, chúng khơng có một sự liên kết hay đồng bộ với nhau
về mặt dữ liệu hay điều khiển. Do đó rất khó khăn cho việc quản lí nên hay
xẩy ra tình trạng lãng phí điện năng.
- Đối với hệ thống điều khiển thiết bị từ xa thông qua GPRS/GSM SMS có
thể giải quyết được các vấn đề trên. Ở đây, các thiết bị điều khiển, các công
tắc, được kết nối với nhau thành một hệ thống hoàn chỉnh qua một thiết bị
trung tâm và có thể giao tiếp với nhau về mặt dữ liệu. Thông qua hệ thống

này, có thể điều khiển các thiết bị bằng internet hoặc qua tin nhắn mà không
phải lo lắng về mặt thời gian hay khoảng cách.
- Cụ thể cho các thiết bị mà hệ thống điều khiển đơn giản như bóng đèn, quạt
máy, bơm nước, đến các thiết bị tinh vi như tivi, máy giặt, hệ thống báo
động,… Nó được tích hợp như một ngôi nhà thông minh. Dự án thành công
sẽ vô cùng tiện lợi cho mọi người, chúng ta có thể yên tâm ngồi ở nơi làm
việc nhưng có thể bật tắt được bóng đèn ở nhà hoặc ngược lại.

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, con xin được cảm ơn cha mẹ, gia đình đã ln ở bên con, ni
dạy, chăm lo cho con, để con có thể trưởng thành được như ngày hôm nay.


Em xin được cảm ơn các thầy cô giáo đã dạy dỗ em từ vỡ lòng, truyền đạt cho
em nhiều kiến thức khoa học, kiến thức xã hội bổ ích, đã nuôi dưỡng tâm hồn
em, cho em niềm vui xây dựng tri thức mới. Xin được cảm ơn các thầy cơ ở
trường THPT Trị An đã tận tình hướng dẫn, giảng dạy, cho em những kiến
thức và kỹ năng khoa học cơ bản, để từ đó em có những đam mê, khát khao
sáng tạo.
Em xin được cảm ơn thầy Đặng Đình Khoa đã có nhiều hướng dẫn khoa học,
hỗ trợ em và động viên em rất nhiều trong quá trình thực hiện dự án này.

PHẦN B NỘI DUNG CHÍNH
Chương I: DẪN NHẬP
1.1. Đặt vấn đề:
Trong thời đại công nghệ thông tin, các dịch vụ Internet, mạng điện thoại di
động... đã và đang đáp ứng mọi nhu cầu của con người, góp phần to lớn trong


việc nâng cao năng suất lao đông, nâng cao hiệu quả quản lí. Qua việc nghiên

cứu, tìm hiểu các ứng dụng của công nghệ thông tin vào đời sống, chúng em đã
xuất hiện một số ý tưởng mới có thể áp dụng vào thực tiển, để giúp đỡ cho gia
đình và xã hội.
Trong một khoảng thời gian tìm hiểu xung quanh địa bàn mình sinh sống,
chúng em thấy đa số các gia đình đi làm xa, khơng có người trơng nhà, thì hay xẩy
ra tình trạng trộm cắp tài sản. Khi các gia đình đó báo cho chính quyền, cũng rất
khó để xác minh thời điểm đối tượng trộm cắp đột nhập vào nhà. Tình trạng này
tạo nên khơng ít lo lắng cho người dân địa phương. Từ vấn đề đó, chúng em nảy
sinh ý tưởng là thiết kế một hệ thống cảnh báo chống trộm qua tin nhắn sms. Hệ
thống này sẽ sử dụng cảm biến chuyển động, khi có người đi qua, cảm biến báo tín
hiệu về vi xử lí trung tâm. Chúng em sẽ nghiên cứu thuật tốn lập trình cho vi xử lí
đó, sao cho khi nhận được tín hiệu có người, vi xử lí sẻ gữi tin nhắn đến thuê bao
di động của chủ nhà, từ đó sẽ xác định được thời điểm có trộm đột nhập. Hệ thống
này tích hợp sim điện thoại, giao tiếp với người dùng qua sms. Khi ý tưởng được
triển khai áp dụng, chúng em nghĩ nó sẽ giúp ích rất nhiều trong cơng tác phịng
chống tội phạm nên địa phương.
Ngồi ra, chúng em sẽ tích hợp vào hệ thống thêm một module điều khiển
thiết bị qua sms. Lúc này chúng ta có thể bật tắt bóng đèn hay bơm nước ngay cả
khi khơng có mặt ở nhà. Như vậy nếu thiết bị này được chế tạo thành cơng, nó sẽ
giúp ích rất nhiều cho các hộ gia đình hay cơ quan trường học.
Từ các vấn đề nêu trên, nhóm chúng em chọn tên đề tài là: “Bật tắt thiết bị
và phát tín hiệu cảnh báo có người qua SMS”. Hệ thống này thường được tích
hợp trong “Ngơi nhà thơng minh”- gồm tổ hợp các thiết bị gia đình được điều
khiển qua mạng di động hoặc Internet.
1.2 Mục đích nghiên cứu:
Trong khoảng thời gian, cũng như kiến thức nhất định, nhóm chúng em tập
trung xây dựng chỉ một phần trong hệ thống hồn chỉnh của ngơi nhà thơng minh.
Nhóm nghiên cứu theo nội dung sau:
+ Thiết kế mạch điều khiển cảm biến chuyển động, thực hiện gữi tin nhắn
cho người dùng khi có người đi qua vùng khơng gian của cảm biến.

+ Nghiên cứu, thiết kế tích hợp mạch bật tắt thiết bị qua tin nhắn. Người
dùng gửi tin nhắn SMS tới sim của hệ thống, để bật tắt thiết bị theo yêu cầu.
1.3 Giới hạn nghiên cứu:
Nghiên cứu cấu trúc, chức năng vi điều khiển AT89S52, cảm biến chuyển
động. Tìm hiểu tổng quan về hệ thống thơng tin di động toàn cầu GSM.
1.4 Phương pháp, phương tiện nghiên cứu:
- Phương pháp nghiên cứu:
+ Phương pháp tham khảo tài liệu: Bằng cách thu thập thơng tin từ sách báo
tạp chí và truy cập Internet
+ Phương pháp quan sát: khảo sát một số mạch điện thực tế đang có trên thị
trường và tham khảo thêm một số dạng mạch từ mạng Internet.


+ Phương pháp thực nghiệm: từ những ý tưởng và kiến thức vốn có của
mình kết hợp với sự hướng dẫn của giáo viên, người thực hiện đã lắp ráp thử
nghiệm nhiều dạng mạch khác nhau để từ đó chọn lọc những mạch điện tối ưu.
- Phương tiện nghiên cứu:
+ Các loại tài liệu về vi điều khiển, tài liệu lập trình C
+ Các phần mềm mơ phỏng như Proteus, Orcad.
+ Họ vi xử lí 8051, module GSM
1.5 Kế hoạch nghiên cứu.
- Sau khi nhận được thông báo về cuộc thi Khoa học kĩ thuật, trong khoảng
thời gian 7 tuần, nhóm chúng em đã thu thập tài liệu và tiến hành nghiên
cứu, xây dựng đề tài theo bảng kế hoạch sau.
Tuần
Tuần 1
Tuần 2
Tuần 3
Tuần
4,5

Tuần 6
Tuần 7

Thời
gian

Nội dung cơng việc
Tìm hiểu ý tưởng cho cuộc thi từ thực tế cuộc sống qua
sách báo và internet.
Xây dựng đề cương chi tiết, phân công công việc
Lựa chọn phương án thực hiện. Lựa chọn vi xử lí
Nghiên cứu dữ liệu về vi xử lí, cấu trúc ngơn ngữ lập
trình C,thực hành các bài tập lập trình Led, lập trình
điều khiển Relay, ghi lại các phần đã thực hiện
Thiết kế mơ hình, mơ phỏng ý tưởng
Chỉnh sửa, đánh máy hoàn thiện đề cương

Chương 2: CƠ SỞ LÍ LUẬN
2.1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu:
2.1.1 Nghiên cứu trên thế giới:
Hiện nay trên thế giới, việc sử dụng tin nhắn SMS để điều khiển thiết bị từ
xa khơng cịn vấn đề mới mẻ nữa vì được nghiên cứu và đã áp dụng vào thực tế
trong các nhà máy xí nghiệp. Kĩ thuật này được ra đời vào cuối tháng 8/2000, khi
đó có đến 6.3 triệu GSM (Global System for Mobile communications) được sử
dụng tại South Africa. Theo thống kê thì tổng số người dùng GSM vào năm 2005
được dự đốn là 11 triệu người chỉ tính riêng South Africa. Hiện tại có 49 mạng
GSM tại Africa với sự phát triển ghê ghớm hơn nữa trong tương lai. Kĩ thuật GSM
có khả năng truyền tin wireless với phạm vi rất rộng lớn và đảm bạo độ tin cậy
cao. Chính vì vậy, người dùng có thễ gửi tin nhắn SMS để điều khiển thiết bị từ xa
mang lại hiệu quả cao. Người dùng chỉ cần sử dụng điện thoại di động của mình

(bất cứ loại hoặc thương hiệu) để theo dõi và kiểm sốt những ứng dụng trong
cơng nghiệp và nông nghiệp. Những hệ thống được điều hiển bởi SMS (SMS
Control Systems) thì chỉ cần điều khiển thơng qua việc gửi nhận tin nhắn SMS.
Điều này có nghĩa là việc điều khiển có phạm vi rất xa. Hệ thống điều khiển bằng
tin nhắn SMS được thiết kế để điều khiển những thiết bị và ứng dụng :


Máy móc nhà xưởng.
Hệ thống xử lí nước thải.
Nơng nghiệp thủy lợi.
Lò sưởi, ướp lạnh, máy điều hòa.
Chúng ta sẽ nêu ra một mơ hình sử dụng tin nhắn SMS trong việc điều khiển
trong tự động hóa của Cơng Ty KlinkMann. GSM-Control là phần mềm trên
Window được sử dụng bằng 2 phương pháp điều khiển từ xa trong tự động hóa và
những ứng dụng khác sử dụng chuẩn GSM-Modem, phone, network. Dựa trên
chuẩn GSM-Modem và những thiết bị có tính năng GSM, GSM-Control cho phép
ta tạo ra một mạng điều khiển không dây và giám sát ứng dụng mà giá thấp nhất và
dễ dàng vận chuyển. Tất cả việc điều khiển đều thông qua SMS với độ tin cậy cao.
2.1.2 Nghiên cứu trong nước:
Ở phạm vi trong nước, đề tài về hệ thống điều khiển thiết bị qua sms cũng
đã được nghiên cứu. Tuy nhiên tùy theo các ứng dụng cụ thể mà các đề tài không
giống nhau và cũng chưa có một nghiên cứu nào đầy đủ về hệ thống này. Tuy
nhiên nhờ các nghiên cứu đó, đã tạo nền tảng cho nhóm chúng em mạnh dạn đi sâu
vào đề tài này.
Trong lĩnh vực điều khiển thiết bị qua mạng di động, hay qua internet, có
một số nghiên cứu sau:
+Đề tài: “Điều khiển thiết bị trong nhà thông qua Internet” của Ths. Ngô Sỹ
Đồng - Khoa CNCK, Trường Đại Học Điện Lực. Trong nghiên cứu này tác giả sử
dụng Internet là môi trường giúp người dùng điều khiển thiết bị gia đình thơng qua
một dao diện web. Trên hình vẽ chúng ta thấy các thiết bị như quạt, đèn, tivi, pc…

được kết nối vào board điều khiển, modem internet được gắn vào board điều khiển
này, từ đó người dùng có thể tương tác trược tiếp trên website để điều khiển các
thiết bị đó. Với hệ thống như trên, tác giả đã khai thác, ứng dụng rất tốt sự phát
triển của mạng internet vào trong thực tế. Nhưng theo nhận định của chúng em, hệ
thống này cũng có một số hạn chế, như là chỉ áp dụng cho những nơi lắp đặt
internet, khi có sự cố về Internet, thì hệ thống cũng ảnh hưởng theo.


Hình 1. Mơ hình kết nối và điều khiển.
+ Đề tài: “Thiết kế thi công hệ thống điều khiển thiết bị từ xa bằng điện
thoại di động dùng SMS” của hai sinh viên Nguyển Hiếu Nhân và Hà Thị Thu
Hòa, trường Đại học sư phạm kĩ thuật Hồ Chí Minh, năm 2011. Hệ thống này sử
dụng các cú pháp tin nhắn sms để bật tắt các thiêt bị. Quá trình thiết kế thi cơng đề
tài khá phức tạp, địi hỏi người chuyên ngành mới đủ khả năng thực hiện.
Các đề tài nêu trên đã khai thác rất tốt các ứng dụng mạng thông tin di động
và mạng internet trong việc điều khiển thiết bị, mang lại sự thuận tiện cho người
dùng. Bên cạnh các tính năng ưu việt thì bản thân chúng cịn có các hạn chế nhất
định. Việc tham khảo nghiên cứu tổng quan giúp chúng em xác định được hướng
xây dựng đề tài cho chính mình, nhằm tránh sự trùng lặp nhất đinh.







2.2 Sơ đồ khối và nguyên lí hoạt động của hệ thống.
2.2.1 Sơ đồ khối:
Hệ thống gồm 4 khối cơ bản:
Modem GSM: có gắn sim900, người dùng có thể tương tác với hệ thống

bắng cách nhắn tin hoặc điều khiển bằng giọng nói. Modue này được kết nối
với vi xử lí trung tâm thơng qua các dây tín hiệu.
Khối cảm biến: sử dụng cảm biến chuyển động PIR (Passive Infrared
Sensor).
Khối xử lí: hệ thống dùng vi xử lí AT89s52, nhận tín hiệu từ module GSM
và cảm biến chuyển động, xử lí và xuất dữ liệu cho bộ chấp hành.
Khối chấp hành: sử dụng Relay, nhận tín hiệu từ AT89s52để trực tiếp bật tắt
các thiết bị kết nối vào nó.


GSM
MODEM

LDC Display
16x2
Vi xử lí
AT89S52

Relay

Bóng đèn

Nguồn

2.2.1 Ngun lí làm việc:
Hệ thống có các chức năng sau:
+ Điều khiển bật tắt các thiêt bị điện
+ Gửi thông báo qua SMS khi cảm biến phát hiện chuyển động
Nguyên lí làm việc của hệ thống được tóm tắt trong các sơ đồ sau:

Băt đầu

Cấp nguồn cho
hệ thống

Gửi tin nhắn từ
điện thoại

Hiển thị tin
nhắn lên LCD

Nếu tin nhắn
là: bật đèn

Đèn sáng và
GSM gửi xác
nhận

Nếu tin nhắn
là: tắt đèn

Đèn tắt và
GSM gửi xác
nhận

Kết thúc

Sơ đồ hoạt động phần bật tắt thiết bị

Băt đầu

Cấp nguồn cho
hệ thống

Cảm biến
chuyển động

Phát hiện
chuyển động

GSM gửi xác
nhận: phát hiện
có người

Khơng phát
hiện chuyển
động

GSM gửi xác
nhận: Khơng
có người

Kết thúc

Sơ đồ hoạt động phần cảnh phát hiện người.
Chương III: VI ĐIỀU KHIỂN AT MEGA 32, MODULE SIM900, HỆ
THỐNG THÔNG TIN DO ĐỘNG TOÀN CẦU VÀ SMS, CẢM BIẾN
CHUYỂN ĐỘNG PIR.

3.1. Vi điều khiển AT89S52.
3.1.1. Giới thiệu tổng quan AT89S52.
AT89S52 là họ IC vi điều khiển do hãng Atmel sản xuất. Các sản phẩm AT89S52 thích
hợp cho những ứng dụng điều khiển. Việc xử lý trên byte và các toán số học ở cấu trúc dữ liệu
nhỏ được thực hiện bằng nhiều chế độ truy xuất dữ liệu nhanh trên RAM nội. Tập lệnh cung cấp
một bảng tiện dụng của nhữnglệnh số học 8 bit gồm cả lệnh nhân và lệnh chia. Nó cung cấp
những hổ trợ mở rộng trên chip dùng cho những biến một bit như là kiểu dữ liệu riêng biệt cho
phép quản lý và kiểm tra bit trực tiếp trong hệ thống điều khiển.


AT89S52 cung cấp những đặc tính chuẩn như: 8 KByte bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa và lập
trình nhanh (EPROM), 128 Byte RAM, 32 đường I/O, 3TIMER/COUNTER 16 Bit, 5 vectơ ngắt
có cấu trúc 2 mức ngắt, một Port nối tiếpbán song công, 1 mạch dao động tạo xung Clock và bộ
dao động ON-CHIP

3.1.2.Cấu trúc của AT89S52:
89s52 có 4 cổng khác nhau, mỗi một cổng có 8 đường nhập xuất I/O cung cấp
tất cả là 32 đường nhập xuất. Các cổng này có thể được sử dụng để xuất dữ liệu và
kêt nối với thiết bị khác, hoặc để đọc trạng thái của cảm biến hoặc công tắc. Hầu
hết các cổng của 89S52 đều có chức năng kép nghĩa là chúng có thể sử dụng cho
hai chứng năng khác nhau.

3.2. Hệ thống thơng tin di động tồn cầu và tin nhắn SMS.

Cấu trúc bên trong của vi xử lí 89S52
Ở sơ đồ trên ta thấy, vi xử lí này có 2 loại bộ nhớ: RAM và EEPROM. Một cách
ngắn gọn RAM được dùng lưu trử các biến trong quá trình thực hiện chương trình,
trong khi đó EEPROM được dùng để lưu các chương trình riêng của mình. Điều
này giải thích tại sao nó lại được thay thế như một bộ nhớ chương trình(program
memory). Rỏ ràng rằng CPU là trung tâm của vi điều khiển , nó sẽ đọc chương

trình từ bộ nhớ FLASH và thực hiện nó bằng cách tương tác với các thiêt bị ngoại
vi khác.


3.2.1 Hệ thống thơng tin di động tồn cầu GSM
- GSM (Global System for Mobile communications) là hệ thống thông tin di
động toàn cầu sử dụng ký thuật đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA.
GSM ra đời đầu tiên tại châu Âu, từ nghiên cứu vào năm 1982, các nước
Bắc Âu gửi đề nghị đến CEPT để quy định một dịch vụ viễn thơng chung
tồn châu Âu ở băng tần 900 Mhz. Hệ thống GSM chính thức được đưa vào
sử dụng năm 1991 ở một số nước châu Âu và trở thành hệ thống thơng tin di
động tồn cầu. Hệ thống GSM lần đầu xuất hiện tại Việt Nam vào năm
1993.
- Tính đến nay, hệ thống GSM được phát triển mạnh, tương đối hoàn chỉnh,
bao gồm nhiều giao diện vô tuyến, kết cấu mạng, các giao diện và dịch vụ
khác nhau. Tuy nhiên, trong tương lai do một số yêu cầu về bảo mật và các
dịch vụ mở rộng, cơng nghệ GSM có thể sẽ được thay thế dần bởi các công
nghệ truyền thông thế hệ mới.
* Dịch vụ trên GSM
- Dịch vụ thoại: đây là dịch vụ quan trọng nhất được cung cấp bởi GSM. Nó
cho phép các cuộc gọi hai chiều diễn ra giữa người sử dụng GSM và bất kì
thuê bao nào trong tất cả các mạng điện thoại. Ngoài ra, một số dịch vụ khác
nữa là hộp thư thoại, cuộc gọi khẩn.
- Dịch vụ dữ liệu: GSM được thiết kế để cung cấp rất nhiều các dịch vụ dữ
liệu. các dịch vụ dữ liệu được phân biệt bởi người sử dụng phương tiện, bởi
bản chất của luồng thông tin đầu cuối, bởi phương tiện truyền dẫn hay bởi


-

-

bản chất của thiết bị đầu cuối. Tốc độ dữ liệu được cung cấp bởi GSM là
300bps, 600bps, 1200bps, 2400bps và 9600bps.
Dich vụ nhắn tin nhắn: là dịch vụ gửi và nhận bản tin ngắn giữa các máy
điện thoại di động. bản tin nhắn có thể bao gồm các ký tự và số. SMS được
tạo ra như một phần của chuẩn GSM pha 1.
Các dịch vụ khác: các dịch vụ bổ sung và làm phong phú thêm dịch cơ bản,
chủ yếu cho phép người sử dụng lựa chọn cuộc gọi đến và đi sẽ được mạng
sử lí như thế nào hoacạ cung cấp cho người sử dụng các thông tin cho phép
sử dụng dịch vụ một cách hiệu quả hơn.
3.2.2 Tin nhắn SMS:
SMS (Short Message Servive) là một công nghệ cho phép gửi và nhận các
tin nhắn giữa các điện thoại với nhau. SMS xuất hiện đầu tiên ở châu Âu vào
năm 1992.
Như chính tên đầy đủ của SMS, dữ liệu có thể được lưu trữ bởi một SMS là
rất giới hạn. Một SMS có thể chứa tối đa là 140 byte (1120 bit) dữ liệu.
SMS dạng text hỗ trợ nhiều ngơn ngữ khác nhau. Nó có thể hoạt động tốt
với nhiều ngơn ngữ mà có hỗ trợ mã Unicode, Arabic, Trung Quốc,…
Bên cạnh gửi tin nhắn dạng text thì tin nhắn cịn có thể mang dữ liệu dạng
binảy. Nó cho phép gửi nhạc chng, hình ảnh cùng nhiều tiện ích khác…
tới điện thoại khác.

3.3. Cảm biến chuyển động PIR
3.3.1. Giới thiệu
- Nó là chữ viết tắt của Passive InfraRed sensor (PIR sensor), tức là bộ cảm
biến thụ động dùng nguồn kích thích là tia hồng ngoại. Hay nói cách khác,
một cảm biến hồng ngoại thụ động (PIR cảm biến) là một điện tử cảm biến
đo hồng ngoại ánh sáng (IR) tỏa ra từ các đối tượng. Chúng thường được sử
dụng nhất trong phát hiện chuyển động.

3.3.2. Nguyên lí hoạt động
- Tất cả các đối tượng với nhiệt độ trên không độ tuyệt đối phát ra nhiệt năng
lượng dưới dạng bức xạ. Thường bức xạ này là vơ hình đối với mắt người vì


nó tỏa ở bước sóng hồng ngoại, nhưng nó có thể được phát hiện bởi các thiết
bị điện tử được thiết kế cho mục đích như vậy.
- Thuật ngữ thụ động trong trường hợp này đề cập đến một thực tế là các thiết
bị PIR không tạo ra hoặc tỏa bất kỳ năng lượng cho mục đích phát hiện. Họ
làm việc hoàn toàn bằng cách phát hiện các năng lượng phát ra bởi các đối
tượng khác. Cảm biến PIR không phát hiện hoặc đo lường "sức nóng", thay
vào đó họ phát hiện các bức xạ hồng ngoại phát ra hay phản xạ từ một đối
tượng.

Hình vẽ cho thấy cách dùng đầu dò PIR để phát hiện người hay con vật di
chuyển ngang.
3.4. Relay.
- Relay là loại linh kiện đóng ngắt mạch điện cơ đơn giản. Nó gồm 2 phần
chính là nam châm điện và các tiếp điểm. Cấu tạo của Relay hết sức đơn
giản, gồm 4 bộ phận sau: nam châm điện, lõi sắt, lò xo, các tiếp điểm. Relay
gồm 2 phần tách rời nhau là phần đế dưới và phần nam châm điện. Một cơng
tắc đóng ngắt nguồn cho nam châm điện. Khi cơng tắc đóng, nam châm điện
có từ trường sẽ hút thanh sắt ở vị trí hai (thường hở) đèn sáng. Ngược lại, lò
xo sẽ kéo thanh sắt vị trí 1 (thường đóng) làm mạch hở, đèn tắt. Nhìn chung,
cơng dụng của Relay là “dùng một năng lượng nhỏ để đóng cắt nguồn năng
lượng lớn hơn”.
- Relay là một linh kiện dùng trong điều khiển, nó sẽ “tác động” (đóng cơng
tắc lại chẳng hạn) ngõ ra khi tín hiệu điều khiển ngõ vào (tín hiệu có thể
dạng điện, từ, …) đạt đến ngưỡng nào đó (set point). Nói tóm lại, Relay là

cơng tắc điều khiển gián tiếp (nghĩa là không cần tay con người vặn như
công tắc cơ)


3.5. Module SIM900.
- Sim900(A) là module GSM/GPRS của hãng SIMCom được thiết kế dưới
dạng module chipset, nhỏ gọn, giá thành thấp, hoạt động ổn định và phù hợp
cho nhiều mục đích sử dụng. Module SIM900(A) có các tính năng cơ bản
của một chiếc điện thoại như gọi điện thoại, nhắn tin, truy cập GPRS,...
-

Sim900A hoạt động được ở 2 băng tần GSM EGSM 900MHz, DCS
1800MHz như là một loại thiết bị đầu cuối với một Chip xử lý đơn nhân đầy
sức mạnh, tăng cường các tính năng quan trọng dựa trên nền vi xử lý
ARM926EJ-S, cho bạn nhiều lợi ích từ kích thước nhỏ gọn (24x24 mm), đáp
ứng những yêu cầu về không gian trong các ứng dụng M2M.

- GSM Module Sim900A là một sản phẩm được thiết kế và phát triển
nhằm giúp người sử dụng có thể khai thác các tính năng
của Sim900A một cách dễ dàng. Board hỗ trợ khá đầy các ngõ ra của
Module Sim900A ( RS232, Audio, ADC, VRTC, PWM, I2C...). Dễ
kết nối kết nối với các dòng vi điều khiển như PIC, AVR, ARM,
Arduino để phát triển các ứng dụng điều khiển, giám sát qua môi
trường mạng GSM, GPRS. Ngõ ra RS232 giúp giao tiếp máy tính và
lập trình cho Module Sim900A thơng qua tập lệnh AT COMMAND.
- GSM Module SIM900A được thiết kế với bộ nguồn xung 3A tích hợp trên
mạch. Nguồn xung sử dụng IC LM2596-ADJ với dòng tải 3A, tần số đáp ứng
150KHz. Thiết kế với khả năng cung cấp 3 mức điện áp khác nhau cho
module SIM900A là 3.3V, 4V, 4.5V. Tuỳ theo từng ứng dụng mà người dụng
sẽ chọn mức điện áp phù hợp cho SIM900A. Hỗ trợ một header ngõ ra VCC,

GND để cung cấp nguồn ra bên ngoài cho vi điều khiển, cảm biến, ngoại vi…
Điện áp ngõ ra được lựa chọn thông qua một “jumper select “ trên mạch.


- GSM Module SIM900A với ngõ ra chuẩn RS232 giúp người sử dụng dễ dàng
giao tiếp với module SIM900A thông qua tập lệnh AT COMMAND. Có thể
kết nối với vi điều khiển lập trình ứng dụng trên SIM900A, hoặc giao tiếp với
máy tính để kiểm tra SIM900A sử dụng các phần mềm Terminal.
- Dễ dàng kết nối module SIM900A với máy tính sử dụng mạch chuyển
đổi USB TO UART.

Chương IV: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG
4.1. Sơ đồ mạch nguồn.

4.2. Thiết kế bộ phận xử lí trung tâm


CHƯƠNG 5: LẬP TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN
5.1. Giới thiệu ngơn ngữ lập trình cho Avr.
5.1.1. Ngơn ngữ lập trình Assembly.
- Ngơn ngữ Assembly (cịn gọi là hợp ngữ) là một ngôn ngữ bậc thấp được
dùng trong việc viết các chương trình máy tính. Ngơn ngữ Assembly sử
dụng các từ có tính gợi nhớ, các từ viết tắt để giúp ta dễ ghi nhớ các chỉ thị
phức tạp và làm cho việc lập trình bằng Assembly dễ dàng hơn. Mục đích
của việc dùng các từ gợi nhớ là nhằm thay thế việc lập trình trực tiếp bằng
ngơn ngữ máy được sử dụng trong các máy tính đầu tiên thường gặp nhiều
lỗi và tốn thời gian. Một chương trình viết bằng ngôn ngữ Assembly được
dịch thành mã máy bằng một chương trình tiện ích được gọi là Assembler
(Một chương trình Assembler khác với một trình biên dịch ở chỗ nó chuyển
đổi mỗi lệnh của chương trình Assembly thành một lệnh. Các chương trình

viết bằng ngơn ngữ Assembly liên quan rất chặt chẽ đến kiến trúc của máy
tính. Điều này khác với ngơn ngữ lập trình bậc cao, ít phụ thuộc vào phần
cứng.
- Trước đây ngôn ngữ Assembly được sử dụng khá nhiều nhưng ngày nay
phạm vi sử dụng khá hẹp, chủ yếu trong việc thao tác trực tiếp với phần
cứng hoặc làm các công việc không thường xuyên. Ngôn ngữ này thường
được dùng cho trình điều khiển, hệ nhúng bậc thấp và các hệ thời gian thực.
Những ứng dụng này có ưu điểm là tốc độ xử lí các lệnh Assembly nhanh.
5.1.2. Ngơn ngữ lập trình C.
- Ngơn ngữ lập trình C là một ngôn ngữ mệnh lệnh được phát triển từ đầu
thập niên 1970 bởi Dennis Ritchie để dùng trong hệ điều hành UNIX. Từ đó,
ngơn ngữ này đã lan rộng ra nhiều hệ điều hành khác và trở thành một
những ngôn ngữ phổ dụng nhất. C là ngôn ngữ rất có hiệu quả và được ưa
chuộng nhất để viết các phần mềm hệ thống, mặc dù nó cũng được dùng cho
việc viết các ứng dụng. Ngoài ra, C cũng thường được dùng làm phương tiện
giảng dạy trong khoa học máy tính mặc dù ngơn ngữ này khơng được thiết
kế dành cho người nhập môn.
- C là một ngôn ngữ lập trình tương đối nhỏ gọn vận hành gần với phần cứng
và nó giống với ngơn ngữ Assembler hơn hầu hết các ngôn ngữ bậc cao.
Hơn thế, C đôi khi được đánh giá như là "có khả năng di động", cho thấy sự
khác nhau quan trọng giữa nó với ngơn ngữ bậc thấp như là Assembler, đó
là việc mã C có thể được dịch và thi hành trong hầu hết các máy tính, hơn
hẳn các ngơn ngữ hiện tại trong khi đó thì Assembler chỉ có thể chạy trong
một số máy tính đặc biệt. Vì lý do này C được xem là ngôn ngữ bậc trung.


- C đã được tạo ra với một mục tiêu là làm cho nó thuận tiện để viết các
chương trình lớn với số lỗi ít hơn trong mẫu hình lập trình thủ tục mà lại
khơng đặt gánh nặng lên vai người viết ra trình dịch C, là những người bề
bộn với các đặc tả phức tạp của ngôn ngữ. Cuối cùng C có thêm những chức

năng sau:












Một ngơn ngữ cốt lõi đơn giản, với các chức năng quan trọng chẳng hạn như
là những hàm hay việc xử lý tập tin sẽ được cung cấp bởi các bộ thư viện
các thủ tục.
Tập trung trên mẫu hình lập trình thủ tục, với các phương tiện lập trình theo
kiểu cấu trúc.
Một hệ thống kiểu đơn giản nhằm loại bỏ nhiều phép tốn khơng có ý nghĩa
thực dụng.
Dùng ngơn ngữ tiền xử lý, tức là các câu lệnh tiền xử lý C, cho các nhiệm vụ
như là định nghĩa các macro và hàm chứa nhiều tập tin mã nguồn (bằng cách
dùng câu lệnh tiền xử lý dạng #include chẳng hạn).
Mức thấp của ngôn ngữ cho phép dùng tới bộ nhớ máy tính qua việc sử
dụng kiểu dữ liệu pointer.
Số lượng từ khóa rất nhỏ gọn.
Các tham số được đưa vào các hàm bằng giá trị, không bằng địa chỉ.
Hàm các con trỏ cho phép hình thành một nền tảng ban đầu cho tính đóng và
tính đa hình.
Hỗ trợ các bản ghi hay các kiểu dữ liệu kết hợp do người dùng từ khóa định

nghĩa struct cho phép các dữ liệu liên hệ nhau có thể được tập hợp lại và
được điều chỉnh như là tồn bộ.

- Một số chức năng khác mà C khơng có (hay cịn thiếu) nhưng có thể tìm
thấy ở các ngơn ngữ khác bao gồm:








An tồn kiểu,
Tự động Thu dọn rác,
Các lớp hay các đối tượng cùng với các ứng xử của chúng (xem thêm OOP),
Các hàm lồng nhau,
Lập trình tiêu bản hay Lập trình phổ dụng,
Quá tải và Quá tải toán tử,
Các hỗ trợ cho đa luồng, đa nhiệm và mạng.

- Mặc dù C còn thiếu nhiều chức năng hữu ích nhưng lý do quan trọng để C
được chấp nhận vì nó cho phép các trình dịch mới được tạo ra một cách
nhanh chóng trên các nền tảng mới và vì nó cho phép người lập trình dễ
kiểm sốt được những gì mà chương trình (do họ viết) thực thi. Đây là điểm
thường làm cho mã C chạy hiệu quả hơn các ngơn ngữ khác. Thường thì chỉ
có ngơn ngữ ASM chỉnh bằng tay chạy nhanh hơn (ngôn ngữ C), bởi vì
ASM kiểm sốt được tồn bộ máy. Mặc dù vậy, với sự phát triển các trình

dịch C, và với sự phức tạp của các CPU hiện đại, C đã dần thu nhỏ khoảng
cách khác biệt về vận tốc này.
- Một lý do nữa cho việc C được sử dụng rộng rãi và hiệu quả là do các trình
dịch, các thư viện và các phần mềm thông dịch của các ngôn ngữ bậc cao
khác lại thường được tạo nên từ C.
- Tuy nhiên, C cũng có những vấn đề nhất định. C cho phép nhiều phép tốn
khơng mong muốn trong một cách tổng qt, và do đó, nhiều lỗi đơn giản đã
được tạo ra bởi một người lập trình mà chúng lại khơng thể phát hiện qua
trình dịch hay ngay cả khơng phát hiện ra trong lúc thi hành. Điều này là
nguyên nhân của một số chương trình có các ứng xử khơng lường trước
được và có các lỗ hổng về an tồn. Một dị bản ngôn ngữ C là Cyclone điều
chỉnh được một phần trong số các vấn đề như vậy.
CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ
TÀI
6.1. Kết quả đạt được.
- Sau hơn 7 tuần thực hiện đề tài, nhóm đã hồn thành việc thiết kế và thi cơng
mơ hình bật tắt thiết bị và phát tín hiệu cảnh báo có người qua SMS. Hệ thống
đã được test thử và chạy rất ổn định.
- Về phần cứng: gồm 4 board
 Board Module Sim900 giao tiếp mạng GSM nhận tin nhắn điều
khiển và truyền tin nhắn phản hồi.
 Board vi điều khiển AT89S52 xử lí tin nhắn, nhận biết trạng
thái của thiết bị.
 Board thiết bị nhận tín hiệu điều khiển từ vi điều khiển bằng
mức điện áp để kích triac dẫn nguồn 220V qua thiết bị công
suất nhỏ.
 Board cảm biến chuyển động Pir giúp phát hiện người vào nhà.
- Về phần mềm:
 Khởi tạo các thông số ban đầu cho Module Sim900 bằng cách
kết nối với máy tính thơng qua cổng COM.

 Hồn thành chương trình cho vi điều khiển với các tính năng
sau:
+ Hệ thống có tính bảo mật cao vì khi điều khiển phải nhập
đúng passwỏd.
+ Hệ thống điều khiển được các thiết bị dân dụng trong nhà với
công suất nhỏ như đèn, quạt,…