Đồ án thiết kế hệ thống cảnh báo cháy trong chung cư nhà ở

Bên mình chun nhận thiết kế các đồ án mơn, tốt nghiệp chuyên ngành như: Cơ
điện tử, Tự động hóa, Điện tử viễn thơng, Cơ khí, Cơng nghệ thơng tin, IOT…,
dự án cơ điện tử, tự động hóa...
Ln đảm bảo thời gian hoàn thành, chất lượng sản phẩm và giá cả.
---------------Các bạn có nhu cầu hỗ trợ đồ án ,đặt đồ án, liên hệ :
👉 />👉 Số điện thoại & zalo : 0565271668
👉 Kênh YouTube, list đồ án :
/>#DienTuNGON

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHÁY
NGUYỄN VĂN A

@sis.hust.edu.vn

Ngành …

Giảng viên hướng dẫn:

Ths. Nguyễn Văn B

Khoa:
Trường:

Điện – Điện tử

Chữ ký của GVHD

HÀ NỘI, 12/2023

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI

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

NHIỆM VỤ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn A


Khóa 64 Trường: Điện- Điện tử
1. Tên đề tài:

Ngành:

Thiết kế hệ thống cảnh báo cháy
2. Nội dung đề tài:
Đề tài “Thiết kế hệ thống cảnh báo cháy” với các đặc điểm và chức
năng như sau:
- Là một thiết bị hỗ trợ cảnh báo cháy trong khu chung cư.
- Thiết bị sử dụng nguồn điện một chiều 12V/DC.
- Bật bơm nước và nhắn tin về cho người dùng khi phát hiện cháy thơng
qua cảm biến nhiệt độ, khí độc, …
- Có thể cài đặt hệ thống ở tầng mấy, phòng bao nhiêu thơng qua tin nhắn
SMS.
- Có khả năng cài đặt số điện thoại người dùng thông qua thông báo tin
nhắn.

3. Thời gian giao đề tài: ..-..-2023
4. Thời gian hoàn thành: ..-..-2024
Ngày...... tháng …...... năm 2023
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Thiết kế hệ thống cảnh báo cháy.

Lời cảm ơn
Trước tiên, em muốn bày tỏ lòng biết ơn tới trường Đại Học Bách Khoa
Hà Nội đã cung cấp cho em một môi trường học tập chuyên nghiệp và thúc đẩy
sự năng động, sáng tạo, đồng thời tích lũy được nhiều kiến thức và kỹ năng trong
suốt quá trình học tập tại đây. Con gửi lời cảm ơn tới bố mẹ và gia đình đã ln
động viên tinh thần học tập và cung cấp chi phí học tập trong suốt những năm
qua. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn đồ án, các thầy
cô và bạn bè đã hỗ trợ em trong suốt quá trình học tập, giúp em trưởng thành hơn
trong cuộc sống và chuẩn bị hành trang kiến thức vững vàng cho những thử thách
trong tương lai.


-

-

Tóm tắt nội dung đồ án
Vấn đề thực hiện: Thiết kế hệ thống hỗ trợ cảnh báo cháy nổ trong khu chung
cư.
Phương pháp thực hiện: Tìm hiểu các sản phẩm đã trên thị trường, các giao
thức điều khiển, các phương án để tương tác với người dùng và từ đó lựa
chọn nguyên liệu thiết kế phù hợp và lên các ý tưởng triển khai.

Công cụ sử dụng:
 Phần mềm: Altium Designer sử dụng thiết kế mạch in cùng với phần mềm
Visual Studio Code sử dụng platform.io cho ESP32.
 Phần cứng: Vi điều khiển ESP32 đáp ứng kết nối WiFi và Bluetooth phục
vụ xử lý trung tâm, bộ nguồn 12V/DC, bơm nước, nút bấm, cảm biến lửa,
nhiệt độ, khí độc …
Kết quả: Sản phẩm đã được kiểm thử chạy liên tục trong 3 ngày, tính ổn định
khá tốt và thân thiện với người sử dụng.
Tính thực tế của đồ án: Đồ án mang tính thực tế cao cho người sử dụng. Có
thể hộ trợ cảnh báo cháy nổ trong khu chung cư.
Hướng phát triển: Sản phẩm có thể tích hợp thêm chức năng Mobile App và
hỗ trợ điều khiển bằng giọng nói để tăng sự tiện ích trong q trình sử dụng.
Kỹ năng đạt được: Có tư duy thiết kế một sản phẩm thực tế, rèn luyện kỹ
năng lên kế hoạch và tìm kiếm tài liệu.

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG..................................................................1
1.1

Đặt vấn đề...................................................................................................1

1.2

Yêu cầu đề tài.............................................................................................4
Sinh viên thực hiện

1.3

Ký và ghi rõ họ tên
Phương hướng thiết kế................................................................................4

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT....................................................................6
2.1

Tổng quan về SMS.....................................................................................6


2.2

2.1.1

Cách hoạt động của SMS............................................................6

2.1.2

Ưu điểm của dịch vụ SMS...........................................................7

2.1.3

Các loại tin nhắn SMS phổ biến hiện nay...................................7

Một số truyền thông giao tiếp trong mạch điện tử phổ biến hiện nay........8
2.2.1

Chuẩn truyền thông giao tiếp UART...........................................8

2.2.2

Chuẩn truyền thông giao tiếp I2C.............................................10

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG..........................................................14
3.1

Yêu cầu thiết kế........................................................................................14

3.2

Phần mềm thiết kế mạch Altium..............................................................14

3.3

Thiết kế mạch nguyên lý..........................................................................15

3.4

3.3.1

Sơ đồ khối..................................................................................15

3.3.2

Phương án thiết kế.....................................................................16

3.3.3

Tính tốn và lựa chọn thiết bị....................................................17

3.3.4

Sơ đồ mạch nguyên lý...............................................................30

Layout mạch PCB.....................................................................................30

CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ PHẦN MỀM............................................................33
4.1

Tổng quan về Adruino IDE......................................................................33

4.2

Thiết kế phần mềm cho hệ thống..............................................................35
4.2.1

Tổ chức bộ nhớ flash.................................................................35

4.2.2

Lưu đồ thuật toán.......................................................................35

CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT........................................................37
5.1

Kết quả......................................................................................................37

5.2

Nhận Xét...................................................................................................38

CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN..................................................................................39
6.1

Kết luận.....................................................................................................39

6.2

Hướng phát triển.......................................................................................39

TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................40


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. 1 Hình ảnh cháy chung cư mini.................................................................1
Hình 1. 2 Hình ảnh khu chung cư sau đám cháy....................................................3
Hình 1. 3 Sơ đồ khối tổng quan..............................................................................5
Hinh 2. 1 Hình ảnh nhắn tin SMS..........................................................................6
Hinh 2. 2 Khung truyền giao thức UART..............................................................9
Hinh 2. 3 Sơ đồ minh họa giao thưc I2C..............................................................11
Hinh 2. 4 Khung truyền giao thức I2C.................................................................11
Hinh 2. 5 Sơ đồ địa chỉ giao thức I2C..................................................................12
Hình 3. 1 Giao diện phần mềm Altium................................................................14
Hình 3. 2 Sơ đồ khối phần cứng...........................................................................15
Hình 3. 3 Chip ESP32...........................................................................................19
Hình 3. 4 Thiết kế khối xử lí trung tâm................................................................20
Hình 3. 5 Hình ảnh LCD16x2..............................................................................21
Hình 3. 6 Module I2C...........................................................................................23
Hình 3. 7 Cảm biến khí gas MQ2.........................................................................24
Hình 3. 8 Cảm biến nhiệt độ DS18B20................................................................25
Hình 3. 9 Sơ đồ thiết kế khối nút nhấn.................................................................26
Hình 3. 10 Mạch giảm áp DC-DC Buck LM2596...............................................27
Hình 3. 11 Thiết kế khối nguồn cho hệ thống......................................................27

Hình 3. 12 Mạch Module Sim A7680C................................................................28
Hình 3. 13 Thiết kế mạch Module Sim................................................................29
Hình 3. 14 Sơ đồ thiết kế khối thiết bị..................................................................30
Hình 3. 15 Sơ đồ ngun lý tồn mạch................................................................30
Hình 3. 16 Đi dây cho mạch.................................................................................31
Hình 3. 17 Phủ đất 2 lớp Bottom và Top..............................................................31
Hình 3. 18 Hình 3.14 Ảnh 3d của mạch mặt trước và sau...................................32
Hình 4. 1 Giao diện phần mềm Adruino IDE.......................................................33
Hình 4. 2 Vùng viết chương trình.........................................................................34
Hình 4. 3 Lưu đồ thuật tốn của chương trình......................................................36
Hình 5. 1 Mạch sau khi hồn thiện.......................................................................37


Hình 5. 2 Hệ thống đang chạy..............................................................................37
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3. 1 So sánh ESP32 và ESP8266.................................................................18
Bảng 3. 2 Sơ đồ chân LCD16x2...........................................................................22


CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1
-

Đặt vấn đề
Trong năm 2020, cả nước xảy ra 5.354 vụ cháy, trong đó: 2.764 vụ cháy nhà
dân (chiếm 51,62% tổng số vụ cháy). Tính riêng 5 tháng đầu năm 2021, toàn
quốc đã xảy ra 958 vụ cháy, thiệt hại: Làm 44 người chết, 64 người bị
thương, về tài sản uớc tính khoảng 265 tỷ đồng và 273,5 ha rừng. Trong đó có
352 vụ cháy nhà dân (chiếm 36,74%), 83 vụ cháy nhà ở kết hợp sản xuất,
kinh doanh (chiếm 8,7%); đặc biệt gần đây, đã liên tiếp xảy ra một số vụ cháy

tại các khu dân cư, hộ gia đình, nhà ở kết hợp sản xuất, kinh doanh gây thiệt
hại đặc biệt nghiêm trọng về người, ảnh hưởng đến an ninh, trật tự..Qua số
liệu trên cho thấy tình hình cháy, nổ xảy ra tại khu dân cư, nhà ở hộ gia đình
chiếm tỷ lệ cao về số vụ, gây thiệt hại nghiêm trọng về người và có diễn biến
ngày càng phức tạp, nguy hiểm. Các vụ cháy thường xảy ra vào ban đêm,
trong các ngày nghỉ, lễ, người dân thường chủ quan trong việc sử dụng nguồn
lửa, nguồn nhiệt như thắp nhang, sử dụng thiết bị điện, sản xuất, kinh doanh
hàng dễ cháy trong gia đình nhưng khơng bảo đảm các điều kiện an tồn về
PCCC làm phát sinh sự cố cháy, nổ và không phát hiện kịp thời dẫn đến cháy
lan, cháy lớn.

Hình 1. 1 Hình ảnh cháy chung cư mini

-

Về nguyên nhân xảy ra cháy, tập trung chủ yếu gồm:
 Ý thức chấp hành các quy định và trách nhiệm của chủ hộ gia đình,
chủ hộ kinh doanh chưa cao; người dân vẫn cịn chủ quan, lơ là với
cơng tác PCCC, chưa thực sự coi công tác PCCC là một công việc phải
được thực hiện hàng ngày, ở mọi lúc, mọi nơi, lúng túng trong xử lý
các tình huống cháy, nổ; khơng duy trì các điều kiện an tồn về PCCC
1


-

trong q trình hoạt động; khơng trang bị các phương tiện, thiết bị
PCCC tối thiểu (thiết bị báo cháy, bình chữa cháy, dụng cụ phá rỡ…)
hoặc có trang bị nhưng thiếu về số lượng và không bảo đảm chất lượng
do không được kiểm tra bảo dưỡng định kỳ, không biết thao tác, sử

dụng phương tiện chữa cháy nên không kịp thời phát hiện khi có cháy
xảy ra dẫn đến cháy lớn, cháy lan, nạn nhân dễ bị ngạt khói gây bất
tỉnh và tử vong.
 Vi phạm các quy định an toàn trong sử dụng điện như: sử dụng dây
dẫn điện, thiết bị tiêu thụ điện kém chất lượng; không kiểm tra, tắt
thiết bị tiêu thụ điện khi không sử dụng; tùy tiện câu mắc điện trong
nhà để sử dụng, đấu nối không đúng kỹ thuật; lắp đặt thêm các thiết bị
tiêu thụ điện có cơng suất lớn dẫn đến q tải. Sơ xuất, bất cẩn trong
việc quản lý, sử dụng nguồn lửa, nguồn nhiệt như: thắp nhang thờ
cúng, đun nấu, đốt vàng mã khơng đảm bảo an tồn về PCCC…
 Vi phạm trong việc tồn chứa, sắp xếp hàng hóa, chất dễ cháy với khối
lượng lớn ở khu vực kinh doanh khơng có giải pháp ngăn cháy lan,
trên các lối đi lại gây cản trở lối thốt nạn, khơng có lối thốt nạn dự
phịng, chống tụ khói; tồn chứa, bảo quản, sử dụng chất khí, chất lỏng
dễ cháy, hóa chất tác dụng với chất khác gây cháy, nổ… (ví dụ: tồn
chứa bình gas, bếp gas, tồn chứa can, phuy, bồn chứa xăng dầu, axít,
kim loại kiềm).
Vấn đề thực trạng PCCC của khu chung cư, hộ gia đình
Theo thống kê, hiện cả nước có trên 26,87 triệu nhà ở hộ gia đình, trong đó
các nhà ở kết hợp kinh doanh được chuyển đổi từ nhà ở hiện hữu hoặc xây
dựng mới có nhiều yếu tố chưa đáp ứng các yêu cầu về an tồn cháy nên có
nguy cơ xảy ra cháy, nổ cao…
 Các khu dân cư hiện hữu không được quy hoạch xây dựng đồng bộ
chưa đáp ứng về điều kiện an tồn PCCC như: Bố trí đường giao thơng
trong khu dân cư chật hẹp, hệ thống đường dây điện gây cản trở xe
chữa cháy hoạt động; khơng có hoặc khơng duy trì nguồn nước dự trữ
chữa cháy; các nhà ở trong khu dân cư được xây dựng liền kề với nhau
tạo thành ngõ sâu, đường đi nhỏ nên khó triển khai hoạt động chữa
cháy, CNCH….; các làng nghề sản xuất kinh doanh ngồi các đặc
điểm nêu trên cịn tồn chứa lượng chất cháy lớn, công tác quản lý trong

sản xuất kinh doanh, sử dụng nguồn lửa, nguồn nhiệt, hệ thống, thiết bị
điện… còn lỏng lẻo, đồng thời trong các khu dân cư tồn tại nhiều hộ
gia đình, cơ sở sản xuất, kinh doanh, tồn chứa lượng lớn chất, hàng dễ
cháy luôn tiềm ẩn nguy cơ cháy, nổ cao.
 Hệ thống điện của các hộ gia đình theo thiết kế ban đầu phục vụ đủ
nhu cầu sinh hoạt, ăn ở của người dân, tuy nhiên khi đời sống phát
triển sử dụng nhiều thiết bị tiêu thụ điện; khi kết hợp với kinh doanh,
bn bán thì việc gia tăng phụ tải điện ít được quan tâm, cải tạo, nâng
cấp để bảo đảm an toàn; hệ thống điện sử dụng lâu ngày bị xuống cấp,
đường dây điện khơng bảo đảm an tồn và thiếu việc lắp đặt các thiết
2


bị bảo vệ như aptomat…Trong q trình sử dụng có thể dẫn đến sự cố
quá tải, chập điện… gây ra cháy, nổ.
 Nhà ở hộ gia đình thường được xây dựng liền kề với nhau, ba mặt đều
có nhà tiếp giáp, chỉ có 01 lối thốt nạn là cửa chính ra vào, lắp đặt
nhiều lớp cửa; tại lô gia, ban công các tầng lắp đặt thêm chuồng cọp,
lồng sắt, biển quảng cáo; nhiều nhà nằm trong ngõ, hẻm sâu nên việc
thốt nạn khi có sự cố cháy, nổ xảy ra rất khó khăn, thậm chí khơng
thể thốt được ra ngồi.
 Nhà ở kết hợp sản xuất, kinh doanh tiềm ẩn nhiều nguy cơ xảy ra cháy,
do kết hợp giữa sinh hoạt và kinh doanh nên trong nhà thường chứa rất
nhiều hàng hóa, vật dụng, chất dễ cháy; các khoảng trống trong nhà
được tận dụng tối đa cho việc chứa hàng hóa, máy móc, thiết bị sản
xuất và cả thiết bị phục vụ sinh hoạt hằng ngày, lấn chiếm lối ra thốt
nạn, khơng bảo đảm khoảng cách an tồn PCCC nên khi xảy ra cháy,
nổ dẫn đến cháy lan, cháy lớn.

Hình 1. 2 Hình ảnh khu chung cư sau đám cháy

-

Thực trạng các hệ thống cảnh báo cháy nổ hiện nay
Hệ thống báo cháy có nhiệm vụ là phát hiện ra đám cháy sớm nhất qua các
cảm biến và thông báo cho mọi người. Giúp chúng ta có thể đưa ra những
biện pháp, nhằm giảm thiệt hại thấp nhất về cả con người lẫn tài sản. Hiện
nay có hai giải pháp báo cháy là hệ thống cảnh báo cháy thủ công và hệ thống
cảnh báo cháy tự động:
 Hệ thống cảnh báo cháy và nổ thủ công là một hệ thống mà người sử
dụng hoặc người quản lý phải thực hiện các biện pháp cảnh báo hoặc
báo động khi họ nhận thức được có sự cố cháy hoặc nguy cơ nổ trong
3


môi trường của họ. Điều này thường bao gồm việc sử dụng các thiết bị
và công cụ thủ công, không được tự động hóa. Hệ thống cảnh báo cháy
và nổ thủ cơng thường được sử dụng trong các tình huống hoặc môi
trường nhỏ hoặc đặc biệt, nơi mà việc sử dụng hệ thống tự động có thể
khơng cần thiết hoặc không hiệu quả. Tuy nhiên, hệ thống này thường
không đáp ứng được u cầu an tồn cao hơn và khơng cung cấp khả
năng phản ứng tự động nhanh chóng như hệ thống cảnh báo cháy và
nổ tự động được tự động hóa.
 Hệ thống báo cháy tự động khơng chỉ là một cái chuông, mà là hệ
thống gồm tập hợp các thiết bị có nhiệm vụ phát hiện và báo động khi
có cháy xảy ra. Việc phát ra các tín hiệu cháy có thể được thực hiện tự
động bởi các đầu dị (khói, nhiệt, lửa…); bởi con người (thơng qua nút
nhấn khẩn cấp). Hệ thống phải hoạt động liên tục 24/24 giờ kể cả khi
mất điện. Hệ thống báo cháy có thể cung cấp các chức năng chính như
sau: Cảnh báo tự động cho con người trong tòa nhà biết có cháy và

thơng tin sơ tán, truyền tín hiệu thơng báo cháy cho cơ quan PCCC
hoặc các đơn vị ứng phó khẩn cấp khác, ung cấp tín hiệu điều khiển
thiết bị ngoại vi…
1.2

Yêu cầu đề tài

Dựa trên những vấn đề đã trình bày ở mục 1.1 thì hệ thống cảnh báo cháy nổ cần
đáp ứng những yêu cầu sau:
- Điện áp đầu vào thiết bị 12V/DC.
- Hệ thống hoạt động chính xác và ổn định.
- Kích thước nhỏ gọn.
- Khả năng điều khiển đa hướng.
- Giao diện điều khiển cho người dùng đơn giản dễ sử dụng.
- Có khả năng hoạt động độc lập.
- Có thể cài đặt số tầng qua SMS
- Tự động phát hiện nguy cơ cháy nổ trong khu chung cư.
1.3

Phương hướng thiết kế

Dựa trên những yêu cầu đặt ra của đề tài em đã xây dựng sơ đồ khối tổng quan
của thiết bị như sau:

4


Hình 1. 3 Sơ đồ khối tổng quan

 Các thiết bị sẽ hoạt động độc lập với nhau và được điều khiển bởi người dùng

thông qua mạng Module Sim.
 Người dùng tương tác với giao diện điều khiển và gửi các yêu cầu cài đặt tới
hệ thống.
 Khối xử lý trung tâm sẽ xử lý dữ liệu được nhận từ khối cảm biến và thông
báo tới người dùng thông qua tin nhắn.
 Người dùng có thể reset hệ thống qua nút nhấn thủ công.

5


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Error: Reference source not found trình bày về cơ sở lý thuyết một cái nhìn
tổng quan về SMS. Bên cạnh đó Error: Reference source not found cịn nếu ra
một số các giao thức truyền thơng phổ biến trên mạch điện tử hiện nay.
2.1

Tổng quan về SMS

2.1.1 Cách hoạt động của SMS
SMS (Short Message Services) là dịch vụ nhắn tin ngắn. Sở dĩ có tên gọi
này vì nội dung chứa trong một SMS khơng được vượt q 160 ký tự (nếu là
tiếng Việt có dấu thì không quá 70 ký tự). SMS được cung cấp bởi tất cả các nhà
mạng viễn thơng trên tồn cầu và bất cứ ai sở hữu điện thoại đã gắn sim đều sẽ
sử dụng được dịch vụ này.

Hình 2. 1 Hình ảnh nhắn tin SMS

Nói một cách hình tượng, SMS là dịch vụ chuyển phát nhanh từ người gửi
đến người nhận với hàng hóa cần vận chuyển là các ký tự. Các ký tự chứa trong
SMS sẽ được nhập về tổng kho là Trung tâm lưu trữ tin nhắn (SMC) của từng

nhà mạng, sau đó dựa vào vị trí của th bao (Home Location Register – HLR)
nhận SMS, SMC sẽ gửi dữ liệu chứa trong SMS đến trạm di động gần nhất của
thuê bao đó trước khi chuyển vào số điện thoại cần nhận. 
Quy trình gửi và nhận 1 SMS diễn giải thì dài dịng nhưng lại diễn ra cực
nhanh, chính vì vậy bạn có thể nhận SMS gần như tức thì sau khi người gửi nhấn
lệnh gửi.
6


2.1.2 Ưu điểm của dịch vụ SMS
Dù hiện nay có rất nhiều dịch vụ gửi tin nhắn bằng hình ảnh, âm thanh rất
phổ biến và được nhiều người dùng như Messenger, Zalo, Viber, … Nhưng SMS
vẫn có được chỗ đứng của nó. Ưu điểm của dịch vụ SMS thể hiện rõ ở những
điểm sau:
- SMS là một chuẩn giao thức được hỗ trợ trên hầu hết các điện thoại di
động và thiết bị di động, không phụ thuộc vào nền tảng hoặc hệ điều hành
cụ thể. Điều này tạo ra tính tương thích rộng rãi và đa dạng. Tin nhắn
SMS thường có độ tin cậy cao và ít bị chặn bởi các hạn chế của mạng di
động. Điều này làm cho nó trở thành một phương tiện truyền thơng đáng
tin cậy.
- Những dịch vụ nhắn tin đa phương tiện như Messenger, Zalo, Viber đòi
hỏi người dùng phải kết nối internet mới sử dụng được. Nhưng với khả
năng hoạt động tốt trên cả 3 nền tảng di động cơ bản là GSM, CDMA và
TDMA, tất cả người dùng điện thoại di động chỉ cần ở trong khu vực có
sóng đều có thể sử dụng được dịch vụ này. Số lượng người dùng điện
thoại di động hiện nay tại Việt Nam đạt hơn 94%, và tất cả các thuê bao di
động này đều có thể nhận được tin nhắn SMS. Chính vì vậy, khi có những
thơng tin quan trọng cần phát tán rộng khắp để cảnh báo, việc sử dụng
SMS sẽ chuyển tải nội dung cần thiết đến gần như toàn thể người dân một
cách cực kỳ nhanh chóng.

- SMS là một dịch vụ dễ sử dụng mà hầu hết tất cả mọi người đều biết cách
sử dụng. Điều này giúp nó trở thành một công cụ truyền thông hiệu quả
cho nhiều mục đích, từ gửi tin nhắn cá nhân đến quảng cáo kinh doanh.
Theo thống kê thì tỉ lệ người dùng mở xem các email quảng cáo chỉ tầm
20 đến 40% nhưng gần như 100% đều mở xem tin nhắn SMS khi nhận
được.
2.1.3 Các loại tin nhắn SMS phổ biến hiện nay
Có rất nhiều loại tin nhắn SMS để doanh nghiệp lựa chọn nhằm mục đích
chăm sóc khách hàng hay quảng cáo sản phẩm, dịch vụ. Trong số đó, loại tin
nhắn SMS được sử dụng phổ biến nhất hiện nay phải kể đến:
a) Tin Nhắn Thương Hiệu – SMS Brandname / Brandname SMS
Tin nhắn thương hiệu (SMS Brandname hay Brandname SMS) là một giải pháp
Marketing thông qua tin nhắn trên thiết bị điện thoại di động. Qua đó, tên thương
hiệu sẽ được hiển thị ở phần người gửi (sender, from) của tin nhắn thay vì giống
như các số điện thoại thơng thường dưới dạng 079xxx.
b) Tin Nhắn gửi ra từ đầu số
Khác với SMS Brandname, tin nhắn đầu số được gửi ra từ một trong các
dạng đầu số như sau:
7


-

Đầu số 6xxx hoặc 8xxx: Chất lượng gửi tin nhắn khá ổn định và độ nhận
diện thương hiệu ở mức trung bình. 
- Đầu số di động cố định: Khi gửi SMS đến nhiều người, người dùng cuối
sẽ nhận được tin nhắn từ một số di động duy nhất, chẳng hạn như 09xxx.
Loại hình tin nhắn này có chất lượng tương đối tốt và giúp tiết kiệm đến
50% chi phí so với tin nhắn SMS Brandname. Tuy nhiên, độ nhận diện
thương hiệu lại được đánh giá ở mức khá thấp. 

- Đầu số di động ngẫu nhiên: Khi gửi tin nhắn SMS cho nhiều người, mỗi
người có thể nhận được một tin nhắn từ các đầu số khác nhau. Đây là loại
tin nhắn có chi phí rẻ nhất nhưng độ ổn định thấp hơn so với các loại tin
nhắn SMS khác.
c) Tin Nhắn Đa Phương Tiện – MMS
Dịch vụ tin đa phương tiện MMS (Multimedia Messaging Service) là một
giải pháp gửi tin nhắn hàng loạt cho phép truyền tải nội dung văn bản, âm thanh,
hình ảnh động đến người dùng cuối. 
d) Flash SMS – USSD
Flash SMS cũng tương tự như các tin nhắn văn bản khác nhưng được gửi
trực tiếp đến màn hình chủ của điện thoại di động, cho phép người dùng đọc và
tương tác ngay lập tức trên màn hình mà không phải mất thời gian mở tin nhắn từ
hộp thư đến.
2.2

Một số truyền thông giao tiếp trong mạch điện tử phổ biến hiện nay

2.2.1 Chuẩn truyền thông giao tiếp UART
UART hay bộ thu-phát không đồng bộ đa năng là một trong những hình
thức giao tiếp kỹ thuật số giữa thiết bị với thiết bị đơn giản và lâu đời nhất. Bạn
có thể tìm thấy các thiết bị UART trong một phần của mạch tích hợp (IC) hoặc
dưới dạng các thành phần riêng lẻ. Các UART giao tiếp giữa hai nút riêng biệt
bằng cách sử dụng một cặp dẫn và một nối đất chung.
a) Sử dụng giao tiếp UART
Trong một sơ đồ giao tiếp UART:
-

-

Chân Tx (truyền) của một chip kết nối trực tiếp với chân Rx (nhận) của

chip kia và ngược lại. Thông thường, quá trình truyền sẽ diễn ra ở 3.3V
hoặc 5V. UART là một giao thức một master, một slave, trong đó một
thiết bị được thiết lập để giao tiếp với duy nhất một thiết bị khác.
Dữ liệu truyền đến và đi từ UART song song với thiết bị điều khiển (ví
dụ: CPU).
Khi gửi trên chân Tx, UART đầu tiên sẽ dịch thông tin song song này
thành nối tiếp và truyền đến thiết bị nhận.
UART thứ hai nhận dữ liệu này trên chân Rx của nó và biến đổi nó trở lại
thành song song để giao tiếp với thiết bị điều khiển của nó.

UART truyền dữ liệu nối tiếp, theo một trong ba chế độ:
8


-

Full duplex: Giao tiếp đồng thời đến và đi từ mỗi master và slave
Half duplex: Dữ liệu đi theo một hướng tại một thời điểm
Simplex: Chỉ giao tiếp một chiều

b) Khung truyền giao thức UART
Dữ liệu truyền qua UART được tổ chức thành các gói. Mỗi gói chứa 1-bit
bắt đầu, 5 đến 9-bit dữ liệu (tùy thuộc vào UART), một bit chẵn lẻ tùy chọn và 1
hoặc 2-bit dừng.

Hình 2. 2 Khung truyền giao thức UART

Bit bắt đầu
Đường truyền dữ liệu UART thường được giữ ở mức điện áp cao khi không
truyền dữ liệu. Để bắt đầu truyền dữ liệu, UART truyền sẽ kéo đường truyền từ

mức cao xuống mức thấp trong một chu kỳ clock. Khi UART nhận phát hiện sự
chuyển đổi điện áp cao xuống thấp, nó bắt đầu đọc các bit trong khung dữ liệu ở
tần số của tốc độ truyền.
Khung dữ liệu
Khung dữ liệu chứa dữ liệu thực tế được chuyển. Nó có thể dài từ 5 bit đến
8 bit nếu sử dụng bit chẵn lẻ. Nếu không sử dụng bit chẵn lẻ, khung dữ liệu có
thể dài 9 bit. Trong hầu hết các trường hợp, dữ liệu được gửi với bit ít quan trọng
nhất trước tiên.
Bit chẵn lẻ
Bit chẵn lẻ là một cách để UART nhận cho biết liệu có bất kỳ dữ liệu nào
đã thay đổi trong q trình truyền hay khơng. Bit có thể bị thay đổi bởi bức xạ
điện từ, tốc độ truyền không khớp hoặc truyền dữ liệu khoảng cách xa. Sau khi
UART nhận đọc khung dữ liệu, nó sẽ đếm số bit có giá trị là 1 và kiểm tra xem
tổng số là số chẵn hay lẻ. Nếu bit chẵn lẻ là 0 (tính chẵn), thì tổng các bit 1 trong
khung dữ liệu phải là một số chẵn. Nếu bit chẵn lẻ là 1 (tính lẻ), các bit 1 trong
khung dữ liệu sẽ tổng thành một số lẻ. Khi bit chẵn lẻ khớp với dữ liệu, UART sẽ
biết rằng quá trình truyền khơng có lỗi. Nhưng nếu bit chẵn lẻ là 0 và tổng là số
lẻ; hoặc bit chẵn lẻ là 1 và tổng số là chẵn, UART sẽ biết rằng các bit trong
khung dữ liệu đã thay đổi.
Bit dừng
Để báo hiệu sự kết thúc của gói dữ liệu, UART gửi sẽ điều khiển đường
truyền dữ liệu từ điện áp thấp đến điện áp cao trong ít nhất khoảng 2 bit.

9


Có thể tóm tắt lại như sau. Q trình truyền dữ liệu diễn ra dưới dạng các
gói dữ liệu, bắt đầu bằng một bit bắt đầu, đường mức cao được kéo xuống đất.
Sau bit bắt đầu, năm đến chín bit dữ liệu truyền trong khung dữ liệu của gói, theo
sau là bit chẵn lẻ tùy chọn để xác minh việc truyền dữ liệu thích hợp. Cuối cùng,

một hoặc nhiều bit dừng được truyền ở nơi đường đặt ở mức cao. Như vậy là kết
thúc một gói.
UART là giao thức khơng đồng bộ, do đó khơng có đường clock nào điều
chỉnh tốc độ truyền dữ liệu. Người dùng phải đặt cả hai thiết bị để giao tiếp ở
cùng tốc độ. Tốc độ này được gọi là tốc độ truyền, được biểu thị bằng bit trên
giây hoặc bps. Tốc độ truyền thay đổi đáng kể, từ 9600 baud đến 115200 và hơn
nữa. Tốc độ truyền giữa UART truyền và nhận chỉ có thể chênh lệch khoảng
10% trước khi thời gian của các bit bị lệch quá xa.
Mặc dù UART là giao thức cũ và chỉ có thể giao tiếp giữa một master và
slave duy nhất, nhưng nó dễ thiết lập và cực kỳ linh hoạt. Do đó, bạn có thể gặp
nó khi làm việc với các dự án vi điều khiển. UART có thể là một phần của hệ
thống mà bạn sử dụng hàng ngày, mà có thể bạn khơng nhận ra.
c) Ưu và nhược điểm của UART
Khơng có giao thức truyền thơng nào là hồn hảo, nhưng UART thực hiện
khá tốt cơng việc của nó. Dưới đây là một số ưu và nhược điểm quyết định xem
nó có phù hợp với yêu cầu của đề tài hay không:
-

Ưu điểm:
+
+
+
+

Chỉ sử dụng hai dây
Khơng cần tín hiệu clock
Có một bit chẵn lẻ để cho phép kiểm tra lỗi
Cấu trúc của gói dữ liệu có thể được thay đổi miễn là cả hai bên
đều được thiết lập cho nó
+ Phương pháp có nhiều tài liệu và được sử dụng rộng rãi

-

Nhược điểm:
+ Kích thước của khung dữ liệu được giới hạn tối đa là 9 bit
+ Không hỗ trợ nhiều hệ thống slave hoặc nhiều hệ thống master
+ Tốc độ truyền của mỗi UART phải nằm trong khoảng 10% của
nhau

2.2.2 Chuẩn truyền thông giao tiếp I2C
a) Sử dụng giao tiếp UART
- I2C (Inter – Integrated Circuit) là 1 giao thức giao tiếp nối tiếp
đồng bộ được phát triển bởi Philips Semiconductors, sử dụng để
truyền nhận dữ liệu giữa các IC với nhau chỉ sử dụng hai đường
truyền tín hiệu.
- Các bit dữ liệu sẽ được truyền từng bit một theo các khoảng thời
gian đều đặn được thiết lập bởi 1 tín hiệu đồng hồ.
- Bus I2C thường được sử dụng để giao tiếp ngoại vi cho rất nhiều
loại IC khác nhau như các loại vi điều khiển, cảm biến, EEPROM,
….
10


b) Cách thức hoạt động giao thức I2C
- Cấu tạo:
+ I2C sử dụng 2 đường truyền tín hiệu:
+ SCL - Serial Clock Line: Tạo xung nhịp đồng hồ do Master phát đi.
+ SDA - Serial Data Line: Đường truyền nhận dữ liệu.

Hình 2. 3 Sơ đồ minh họa giao thưc I2C

+ Thiết bị Master là 1 vi điều khiển, nó có nhiệm vụ điều
khiển đường tín hiệu SCL và gửi nhận dữ liệu hay lệnh
thông qua đường SDA đến các thiết bị khác.
+ Các thiết bị nhận các dữ liệu lệnh và tín hiệu từ thiết bị Master
được gọi là các thiết bị Slave. Các thiết bị Slave thường là các IC,
hoặc thậm chí là vi điều khiển.
+ Master và Slave được kết nối với nhau như hình trên. Hai đường
bus SCL và SDA đều hoạt động ở chế độ Open Drain, nghĩa là bất
cứ thiết bị nào kết nối với mạng I2C này cũng chỉ có thể kéo 2
đường bus này xuống mức thấp (LOW), nhưng lại không thể kéo
được lên mức cao. Vì để tránh trường hợp bus vừa bị 1 thiết bị kéo
lên mức cao vừa bị 1 thiết bị khác kéo xuống mức thấp gây hiện
tượng ngắn mạch. Do đó cần có 1 điện trờ (từ 1 – 4,7 kΩ) để giữ
mặc định ở mức cao.
- Khung truyền I2C:

Hình 2. 4 Khung truyền giao thức I2C

11


+ Khối địa chỉ:
Thơng thường q trình truyền nhận sẽ diễn ra với rất
nhiều thiết bị, IC với nhau. Do đó để phân biệt các thiết
bị này, chúng sẽ được gắn 1 địa chỉ vật lý 7-bit cố định.

Hình 2. 5 Sơ đồ địa chỉ giao thức I2C

+ Bit Read/Write:
Bit này dùng để xác định quá trình là truyền hay nhận dữ

liệu từ thiết bị Master. Nếu Master gửi dữ liệu đi thì ứng với bit
này bằng ‘0’, và ngược lại, nhận dữ liệu khi bit này bằng ‘1’.
+ Bit ACK/NACK:
Viết tắt của Acknowledged / Not Acknowledged. Dùng để
so sánh bit địa chỉ vật lý của thiết bị so với địa chỉ được gửi tới.
Nếu trùng thì Slave sẽ được đặt bằng ‘0’ và ngược lại, nếu khơng
thì mặc định bằng ‘1’
+ Khối bit dữ liệu:
Gồm 8-bit và được thiết lập bởi thiết bị gửi truyền đến thiết
bị nhân. Sau khi các bit này được gửi đi, lập tức 1 bit
ACK/NACK được gửi ngay theo sau để xác nhận rằng thiết bị
nhận đã nhận được dữ liệu thành công hay chưa. Nếu nhận thành
cơng thì bit ACK/NACK được set bằng ‘0’ và ngược lại.
-

Quá trình truyền nhận dữ liệu:
+ Bắt đầu: Thiết bị Master sẽ gửi đi 1 xung Start bằng cách
kéo lần lượt các đường SDA, SCL từ mức 1 xuống 0.
+ Tiếp theo đó, Master gửi đi 7-bit địa chỉ tới Slave muốn
giao tiếp cùng với bit Read/Write.
12


+ Slave sẽ so sánh địa chỉ vật lý với địa chỉ vừa được gửi
tới. Nếu trùng khớp, Slave sẽ xác nhận bằng cách kéo
đường SDA xuống 0 và set bit ACK/NACK bằng ‘0’.
Nếu khơng trùng khớp thì SDA và bit ACK/NACK đều
mặc định bằng ‘1’.
+ Thiết bị Master sẽ gửi hoặc nhận khung bit dữ liệu. Nếu
Master gửi đến Slave thì bit Read/Write ở mức 0. Ngược

lại nếu nhận thì bit này ở mức 1.
+ Nếu như khung dữ liệu đã được truyền đi thành công, bit
ACK/NACK được set thành mức 0 để báo hiệu cho
Master tiếp tục.
+ Sau khi tất cả dữ liệu đã được gửi đến Slave thành cơng,
Master sẽ phát 1 tín hiệu Stop để báo cho các Slave biết
quá trình truyền đã kết thúc bằng các chuyển lần lượt
SCL, SDA từ mức 0 lên mức 1.
- Các chế độ hoạt động của I2C:
+ Chế độ chuẩn (standard mode) với tốc độ 100 kBit/s.
+ Chế độ tốc độ thấp (low speed mode) với tốc độ 10
kBit/s.
Ngoài ra, khác với giao tiếp SPI chỉ có thể có 1 Master, giao tiếp
I2C cho phép chế độ truyền nhận dữ liệu giữa nhiều thiết bị Master
khác nhau với thiết bị Slave. Tuy nhiên q trình này có hơi phức tạp vì
thiết bị Slave có thể nhận 1 lúc nhiều khung dữ liệu từ các thiết bị
Master khác nhau, điều đó đơi khi dẫn đến xung đột hoặc sai sót dữ liệu
nhận được.
Để tránh điều đó, khi làm việc ở chế độ này, mỗi thiết bị Master
cần phát hiện xem đường SDA đang ở trạng thái nào.
Nếu SDA ở mức 0, nghĩa là đang có 1 thiết bị Master khác đang
có quyền điều khiển và phải chờ đến khi truyền xong.
Ngược lại nếu SDA ở mức 1, nghĩa là đường truyền SDA đã an
tồn và có sử dụng.
2.3

Tổng quan về phổ tần và băng tần

2.3.1 Phổ tần
Phổ tần (hay còn gọi là đồ thị phổ hoặc biểu đồ phổ) là biểu đồ biểu diễn

mối quan hệ giữa các thành phần tần số của một tín hiệu hoặc một dãy số theo
thời gian. Nó thường được sử dụng trong lĩnh vực truyền thơng và xử lý tín hiệu
để phân tích và hiểu cấu trúc tần số của một tín hiệu.
13