Đồ án thiết kế luận lý

BÁO CÁO ĐỒ ÁN
THIẾT KẾ LUẬN LÝ


MỤC LỤC

I.

II.

III.

IV.
V.

Giới thiệu đề tài.
1. Phân tích đề tài.
2. Thiết kế ý niệm.
Kiến thức nền tảng.
1. Các khối chức năng của hệ thống.
2. VDK 8051
3. Các lệnh AT command
Hiện thực.
1. Mạch nguyên lý
2. Các Module cụ thể
Kết luận.
Tài liệu tham khảo

2

I.

Giới thiệu đề tài:
1. Phân tích đề tài:
a) Yêu cầu đề tài: Hiện thực module sim 900 gửi và nhận tin nhắn
tự động qua giao thức Uart của MCU 8051
b) ứng dụng đề tài thực tế:
 Điều khiển thiết bị gia dụng ( đèn, quạt …) thông qua tin
nhắn SMS
 Điều khiển giám sát hệ thống sản xuất thông qua SMS
 Báo Trộm, Báo Cháy thông qua tin nhắn SMS
 Theo dõi và cảnh báo nhiệt độ, độ ẩm qua SMS
 Bản tỷ giá Vàng, USD, bảng Quang Báo nhập dữ liệu
qua SMS điện thoại di động
2. Thiết kế ý niệm:
Hệ thống khi hồn thành sẽ có thể nhận tin nhắn từ điện thoại thơng
qua anten thu sóng gắn trên mạch .
MCU 8051 sẽ phân tích tín hiệu nhận được và hiên thị lên LCD đồng
thời sẽ tự động gửi tin nhắn ngược lại cho điện thoại .

II.

Thiết kế luận lí:
1. Các khối chức năng của hệ thống:
a) Sim 900:
SIM900 có tính năng như một chiếc điện thoại. Có thể nói nó
chính là “nhân” của một chiếc điện thoại di động vì nó có khả
năng kết nối với mạng GSM để thực hiện các tác vụ tương tự
như một chiếc điện thoại bình thường như: gọi điện, nhắn tin và
kết nối GPRS thơng qua tập lệnh AT. Ngồi ra nó có khả năng

bắt sóng GPS.

3


SIM900 có thể hoạt động trong các giải băng tần: GSM 850MHz, EGMS
900MHz, DCS 1800MHz và PCS 1900MHz. Được thiết kế với kích thước rất nhỏ
gọn: 24mm x 24mm x 3mm nên SIM900 hầu như được sử dụng trong rất nhiều
ứng dụng hiện ngày nay như: M2M (Mobile to Mobile), trong các SmartPhone,
PDA, các thiệt bị định vị cầm tay và các thiết bị di động khác hoặc các ứng dụng
của AVL (Automated Vehicle Location) và cho các dịch vụ định vị khác,... Giao
tiếp vật lý trong ứng dụng điện thoại của SIM900 là 60 chân, nó cung cấp tất cả
các giao diện vật lý giữa module Sim và bo mạch của khách hàng:
 Có Serial port và Debug port giúp dễ dàng hơn trong việc phát triển
ứng dụng.
 Một kênh audio bao gồm Input của Microphone và Ouput của
Speaker.
 Có thể dễ dàng được cấu hình bằng lệnh AT qua cổng giao tiếp nối
tiếp.
 Giao tiếp với simcard giống như điện thoại di động.
SIM900 hỗ trợ giao thức TCP/IP, rất hữu ích cho việc truyền dữ liệu trên Internet.
SIM900 được thiết kế với công nghệ tiết kiệm năng lượng vì vậy mức tiêu thụ chỉ
ở mức 1.5mA ở trong chế độ SLEEP.

4


b) Kết nối phần cứng SIM900:
Sơ đồ khối

Hình 3.12 minh họa các khối chức năng chính bên trong của SIM900.
 Khối chức năng chính của SIM900 là khối tương tác với mạng GSM
(GSM Baseband Engine).
 Phần GSM sóng Radio.
 Giao tiếp với Anten.
 Flash và SRAM.
 Các đường tín hiệu giao tiếp với các thiết bị ngoại vi khác như Audio,
LCD, UART,...
c) Nguồn cung cấp
Nguồn cung cấp đóng vai trị rất quan trọng trong sự hoạt động ổn định của
module SIM900. Nếu nguồn cung cấp không tuân thủ những quy định
nghiêm ngặt như trong datasheet, SIM900 rất dễ xảy ra lỗi.
Nguồn cung cấp cho SIM900 là nguồn DC 3,4 – 4,5V. Dòng điện cung cấp
phải lớn hơn hoặc bằng 2A. Trong quá trình khởi động SIM900, áp sẽ bị sụt
áp. Nếu dịng cung cấp khơng đủ, điện áp sẽ bị sụt xuống dưới mức yêu cầu
và SIM900 không thể khởi động được.
5


Điện áp cấp cho SIM900 tuyệt đối không được lớn hơn dải điện áp cho phép (3,4 –
4,5V), nếu không SIM900 rất dễ cháy hoặc bị hư hại.
L001
150mH

U001LM2576/TO
V12
VIN

+
C002

470UF/10V

OUT

ON/OFF

C001
104

FB

VCC_GSM

2
4

D002
FR307

5

1

C003
0.1UF

C004
470UF
+

R001 VCC_GSM
10K

d) Kết nối SIM900 với vi điều khiển

Chuẩn giao tiếp nối tiếp của SIM900
Cổng giao tiếp nối tiếp trong ứng dụng GSM/GPRS gồm có:
 Bảy đường liên kết trên cổng giao tiếp nối tiếp.
 Đường truyền nhận dữ liệu gồm có TXD và RXD, đường truyền trạng
thái RTS và CTS, đường truyền điều khiển DTR, DCD và RI.
 Cổng giao tiếp nối tiếp có thể được sử dụng cho dịch vụ CSD FAX,
GPRS và gửi lệnh AT tới module SIM.

6


 Cổng giao tiếp nối tiếp cung cấp các tốc độ truyền dữ liệu sau: 300,
1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200. Tốc độ giao
tiếp mặc định là 115200.
 Autobauding phải thuộc nhóm tốc độ baud sau: 4800, 9600, 19200,
38400, 57600 và 115200.
 Autobauding cho phép thiết bị GSM/GPRS tự dị tìm tốc độ baudrate
phù hợp để cài đặt ứng dụng của máy chủ.
e) Kết nối với SIM Card:
có thể sử dụng lệnh AT để lấy thông tin từ SIM Card. Module
hổ trợ 2 loại SIM Card: 1.8V và 3V. Chức năng chân của SIM
Card (loại được gắn trên các thiết bị điện thoại di động ngày
nay) được trình bày trong bảng ở dưới.
VSIM
C101

J104
220n
SIMRST
SIMCLK

R101 22R
R102 22R

6
5
4

VCC GND
RST VPP
CLK
I/O

1
2
3

R103 22R
SIMDATA

SIM SOCKET

Kết nối của SIM Card 6 chân

Pin Tên tín hiệu
30

SIM_VDD

31
32
33

SIM_DATA
SIM_CLK
SIM_RST

Mơ tả
Module SIM900 sẽ tự động xác định loại
SIM Card để cung cấp nguồn là 3V ± 10%
hoặc 1.8V ± 10%. Dòng cung cấp khoảng
10mA.
Chân truyền nhận dữ liệu.
Chân Clock của SIM Card.
Chân Reset.
7


34

SIM_PRESENC
E

Chân dùng để Dectect SIM Card.

Ý nghĩa các chân của SIM Card

2.














VDK 8051

8 bit Micro -Controller
Vi xử lý và các thiết bị ngoại vi
IO Ports (P0, P1, P2, P3)
Cổng nối tiếp
Bộ điều khiển ngắt
Bộ nhớ dữ liệu RAM
Bộ nhớ mã lệnh và dữ liệu
ROM/Flash
Các b ộ định thời/bộ đếm
(T0 và T1)
More (vendor dependant)
Low-cos
8

Kiến trúc của 8051

Các chân ra của 8051

9


Giao tiếp với thiết bị ngoài
3.

Các lệnh AT command
a. Quá trình gửi tin nhắn

10


Hình Error! Use the Home tab to apply Heading 2 to the text that you want to
appear here..1: Thiết lập việc truyền nhận tin nhắn



AT <CR>: khơng có ý nghĩa về mặt điều khiển, dùng để kiểm tra
chức năng truyền thông với module SIM.



AT+CMGF=1<CR>: định dạng tin nhắn dạng text.

= 0<CR> : định dạng tin nhắn dưới dạng Binary.
 AT+CNMI=1,2,0,0,0<CR>: định dạng kiểu tin nhắn trả về cho TE.


AT+CMGS=“+841274636465”<CR>: đây là lệnh điều khiển thông
báo cho module SIM sẽ gửi tin nhắn đến số điện thoại : 01274636465.
Nếu số điện thoại trên là hợp lệ thì Module SIM trả về TE kí tự “>”.
11


Sau khi nhận được kí tự trả về “>” thì TE tiến hành gửi nội dung tin nhắn
xuống module SIM (Text hoặc Binary).
 Kết thúc lệnh điều khiển gửi tin nhắn là mã điều khiển CtrZ.
Chú ý :
o

Ba lệnh đầu tiên chỉ cần thiết lập 1 lần trong suốt thời gian hoạt
động của module.

o

Nếu muốn gửi tiếp tin nhắn thì bắt đầu từ lệnh AT+CMGS.
b. Xử lý khi nhận được tin nhắn
 Khi có tin nhắn được gửi tới SIM900, SIM900 sẽ gửi cho
VĐK như sau:
 CMT:<số điện thoại>,<thời gian gửi><CR>tin nhắn><CR>

III.

Hiện thực:
a) Mạch nguyên lý:

12


b) Các Module cụ thể:
 Module mạch nguồn sim900:

Yêu cầu : Vbat : 3.4->4.5 V
Imax :2A
13


 Module Hole Sim card :

 Kết nối MCU:

IV.

Kết luận:
1. Ưu điểm
14


2.

V.

i. Hiểu tổng quan về mơ hình nhắn tin tự động sử dụng SIM900

ii. Biết được ứng dụng quan trọng của SIM900 nói riêng và các
thiết bị điện tử, vi mạch trong truyền thơng
Nhược điểm
i. Khả năng làm việc nhóm cịn hạn chế, chưa thực sự có hiệu quả
ii. Sản phẩm còn nhiều hạn chế

Tài liệu tham khảo
1. SIM900 Reference Design Guide
/>2. SIM900 Hardware Design
/>3. AT Command Set – SIM900
/>4.

Luận văn tốt nghiệp “Xây dựng Hệ thống báo động cho máy ATM”
(Thái Cao Nguyên và Trần Mạnh Kha )

15