Thiết kế mạch báo cháy qua điện thoại

Môc lôc
Môc lôc i
danh môc h×nh vÏ iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU ix
LỜI MỞ ĐẦU xiv
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG BÁO TRỘM QUA MẠNG
ĐIỆN THOẠI 1
1.1. Giới thiệu chung 1
1.1.1. Các nhiệm vụ đặt ra 1
1.1.2. Phương pháp nghiên cứu 2
1.1.3. Phạm vi và giới hạn nghiên cứu 2
1.2. Hệ thống báo cháy qua điện thoại 3
1.3. Tổng quan công nghệ GSM và ứng dụng tại Việt Nam 4
1.3.1. Giới thiệu về công nghệ GSM 4
1.3.2. Đặc điểm công nghệ GSM 5
1.3.3. Cấu trúc tổng quát mạng GSM 6
1.3.4. Các t hành phần của công nghệ mạng GSM 6
1.3.5. Sự phát tri ển của công nghệ GSM ở Vi ệt Nam 8
1.4. Modul Sim548C 9
1.4.1. Giới thiệu modul Sim548C 9
1.4.2. Khảo sát sơ đồ chân và chức năng từng chân 11
1.4.3. Các chế độ hoạt động của modul Sim548C 15
1.4.4. Ứng dụng GSM của modul Sim548C 22
1.5. Vi điều khiển Atmega32-16AL 32
1.5.1. Tổng quát Atmega32-16AL 32
1.5.2. Các chức năng của Atmega32-16AL ứng dụng trong đề tài 34
1. Các cổng vào ra (I/O) 34
1.6. Cảm biến dò chuyển động nhiệt hồng ngoại 38
CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH MẠCH BÁO TRỘM QUA ĐIỆN THOẠI DI
ĐỘNG 40
2.1. Mô hình hệ thống cơ khí 40

2.2. Mô hình hóa hệ mạch báo trộm qua điện thoại di động 41
2.3. Chức năng của từng khối 41
2.3.1. Khối cảm biến 41
2.3.2. Khối xử lý phần cứng 41
2.3.3. Khối giao tiếp GSM 42
2.3.4. Khối còi báo động 42
2.3.5. Khối nguồn 42
2.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống 42
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG 44
3.1. Thiết kế phần cứng 44
3.1.1. Modul cảm biến dò chuyển động người 44
3.1.2. Khối vi điều khiển 45
45
3.1.3. Modul sim548C 46
3.1.4. Còi báo động 47
3.1.5. Khối nguồn 47
3.1.6. Sơ đồ mạch nguyên lý 49
3.1.7. Sơ đồ mạch in 50
3.2. Thiết kế và thi công phần mềm 51
3.2.1. Ý tưởng 51
3.2.2. Lưu đồ chương trình chính 52
3.2.3. Lưu đồ bật ứng dụng GSM cho modul Sim548C 53
3.2.4. Lưu đồ chương trình đợi tín hiệu OK 54
3.2.5. Lưu đồ chương trình đợi tín hiệu báo gửi tin nhắn 55
3.2.6. Lưu đồ chương trình gửi lệnh lên modul Sim548C 56
3.2.7. Lưu đồ chương trình con gọi số điện thoại 57
3.2.8. Lưu đồ chương trình gửi tin nhắn 58
3.2.9. Lưu đồ chương trình cấu hình cho modul Sim548C 59
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ ,ĐÁNH GIÁ 61
4.1. Kết quả thực hiện 61

4.2. Nguyên nhân và biện pháp khắc phục 61
4.3. Hướng phát triển 62
65
KẾT LUẬN 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO 67
danh môc h×nh vÏ
Môc lôc i
danh môc h×nh vÏ iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU ix
LỜI MỞ ĐẦU xiv
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG BÁO TRỘM QUA MẠNG
ĐIỆN THOẠI 1
1.1. Giới thiệu chung 1
1.1.1. Các nhiệm vụ đặt ra 1
1.1.2. Phương pháp nghiên cứu 2
1.1.3. Phạm vi và giới hạn nghiên cứu 2
1.2. Hệ thống báo cháy qua điện thoại 3
Hình 1.1. Mô hình cảnh báo trộm qua điện thoại 4
1.3. Tổng quan công nghệ GSM và ứng dụng tại Việt Nam 4
1.3.1. Giới thiệu về công nghệ GSM 4
1.3.2. Đặc điểm công nghệ GSM 5
1.3.3. Cấu trúc tổng quát mạng GSM 6
Hình 1.2. cấu trúc của mạng GSM 6
1.3.4. Các t hành phần của công nghệ mạng GSM 6
Hình 1.3. Các thành phần mạng GSM 7
1.3.5. Sự phát tri ển của công nghệ GSM ở Vi ệt Nam 8
1.4. Modul Sim548C 9
1.4.1. Giới thiệu modul Sim548C 9
Hình 1.4. Sim 548C 10
Hình 1.5. Các thiết bị đi kèm modul SIM548C 11

1.4.2. Khảo sát sơ đồ chân và chức năng từng chân 11
Hình 1.6. Thứ tự chân của modul Sim548C 12
Hình 1.7. Sơ đồ chân của Module Sim548C 12
Bảng 1.1.Tên các chân của modul Sim548C 13
Bảng1.2. Chi tiết các chân của module SIM548 13
1.4.3. Các chế độ hoạt động của modul Sim548C 15
1. Bật ứng dụng GSM của modul Sim548C 15
Hình 1.8. Dùng chân PWMRKEY để bật ứng dụng GSM 16
2. Tắt ứng dụng GSM của modul Sim548C 17
Hình 1.9. Dùng chân PWRKEY để tắt ứng dụng GSM 18
3. Truyền thông nối tiếp 19
Hình 1.10. Chuẩn giao tiếp nối tiếp của SIM548 19
Bảng 1.3. Trạng thái chân RI 19
4. Kết nối với SIM card 20
Hình 1.11. Kết nối SIM card 6 chân 20
Hình 1.12. Cấu tạo đế SIM card 6 chân 21
Bảng 1.4. Thứ tự chân SIM card 21
5. Trạng thái của chân STARTUS 21
Bảng 1.5. Trạng thái chân STATUS 21
Hình 1.13. Kết nối với chân NETLIGHT 22
1.4.4. Ứng dụng GSM của modul Sim548C 22
1. Giới thiệu về ứng dụng GSM 22
Hình 1.14. Mạng GSM 23
2. Sử dụng ứng dụng GSM cho dịch vụ gửi tin nhắn và cuộc gọi 23
Hình 1.15. Chuyển từ chế độ bình thường sang chế độ nghỉ (sleep mode) 23
Hình 1.16. Đưa module trở về trạng thái hoạt động 24
Hình1.17. Khởi tạo cấu hình mặc định cho module SIM548 25
Hình 1.18. Khởi tạo module SIM548 26
Hình 1.19. Nhận cuộc gọi 27
Hình 1.20. thực hiện cuộc gọi 28

Hình 1.21. Đọc tin nhắn từ 2 vùng nhớ 1 và 2 trên SIM 30
Hình 1.22. Gửi tin nhắn 31
1.5. Vi điều khiển Atmega32-16AL 32
1.5.1. Tổng quát Atmega32-16AL 32
Hình 1.23. Sơ đồ chân Atmega32 32
Hình 1.24. Sơ đồ cấu trúc Atmega32 33
1.5.2. Các chức năng của Atmega32-16AL ứng dụng trong đề tài 34
1. Các cổng vào ra (I/O) 34
Hình 1.25. Sơ đồ cấu trúc bộ định thời 35
Hình 1.26. Sơ đồ đơn vị so sánh ngõ ra 35
Hình 1.27. Sơ đồ khối bộ USART 36
Hình 1.28. Sơ đồ bộ biến đổi A/D 37
1.6. Cảm biến dò chuyển động nhiệt hồng ngoại 38
Hình 1.29. Cảm biến PIR và kính fresnel 38
Hình1.30. Bộ cảm biến dò các vật nóng chuyển động 39
Hình 1.31. Nguyên lý phát hiện chuyển động ngang của các nguồn thân nhiệt 39
CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH MẠCH BÁO TRỘM QUA ĐIỆN THOẠI DI
ĐỘNG 40
2.1. Mô hình hệ thống cơ khí 40
Hình 2.1 Mô hình hệ thống cơ khí 40
2.2. Mô hình hóa hệ mạch báo trộm qua điện thoại di động 41
Hình 2.2. Sơ đồ khối 41
2.3. Chức năng của từng khối 41
2.3.1. Khối cảm biến 41
2.3.2. Khối xử lý phần cứng 41
2.3.3. Khối giao tiếp GSM 42
2.3.4. Khối còi báo động 42
2.3.5. Khối nguồn 42
2.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống 42
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG 44

3.1. Thiết kế phần cứng 44
3.1.1. Modul cảm biến dò chuyển động người 44
Hình 3.1. Modul PIR 44
Hình 3.2. Mạch nguyên lý modul PIR 44
Hình 3.3. Sơ đồ kết nối chân cảm biến PIR 45
3.1.2. Khối vi điều khiển 45
45
Hình 3.4. Sơ đồ kết nối chân ATMEGA32 45
3.1.3. Modul sim548C 46
Hình 3.5. Sơ đồ Module Sim548C 46
3.1.4. Còi báo động 47
Hình 3.6. Còi báo 47
3.1.5. Khối nguồn 47
Hình 3.7. Sơ đồ khối nguồn cho sim548C và vi điều khiển 47
Hình 3.8. Sơ đồ nguồn dung LM1117 48
3.1.6. Sơ đồ mạch nguyên lý 49
Hình 3.9. Mạch nguyên lý 50
3.1.7. Sơ đồ mạch in 50
50
Hình 3.10. Mạch in 50
Hình 3.11. Bố trí linh kiện mạch in 51
Hình 3.12. Mạch thực 51
3.2. Thiết kế và thi công phần mềm 51
3.2.1. Ý tưởng 51
3.2.2. Lưu đồ chương trình chính 52
Hình 3.13. Lưu đồ chương trình chính 52
3.2.3. Lưu đồ bật ứng dụng GSM cho modul Sim548C 53
Hình 3.14. Lưu đồ bật ứng dụng GSM modul Sim548C 53
3.2.4. Lưu đồ chương trình đợi tín hiệu OK 54
Hình 3.15. Lưu đồ chương trình con đợi tín hiệu OK 54

3.2.5. Lưu đồ chương trình đợi tín hiệu báo gửi tin nhắn 55
Hình 3.16. Lưu đồ chương trình con đợi tín hiệu gửi tin nhắn 55
3.2.6. Lưu đồ chương trình gửi lệnh lên modul Sim548C 56
Hình 3.17. Lưu đồ chương trình gửi lệnh lên modul Sim548C 56
3.2.7. Lưu đồ chương trình con gọi số điện thoại 57
Hình 3.18. Lưu đồ chương trình con thực hiện cuộc gọi báo trộm 57
3.2.8. Lưu đồ chương trình gửi tin nhắn 58
Hình 3.19. Chương trình con gửi tin nhắn báo trộm 58
3.2.9. Lưu đồ chương trình cấu hình cho modul Sim548C 59
Hình 3.20. Chương trình con cài đặt cấu hình modul Sim548C 59
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ ,ĐÁNH GIÁ 61
4.1. Kết quả thực hiện 61
4.2. Nguyên nhân và biện pháp khắc phục 61
4.3. Hướng phát triển 62
65
KẾT LUẬN 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO 67
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Môc lôc i
danh môc h×nh vÏ iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU ix
LỜI MỞ ĐẦU xiv
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG BÁO TRỘM QUA MẠNG
ĐIỆN THOẠI 1
1.1. Giới thiệu chung 1
1.1.1. Các nhiệm vụ đặt ra 1
1.1.2. Phương pháp nghiên cứu 2
1.1.3. Phạm vi và giới hạn nghiên cứu 2
1.2. Hệ thống báo cháy qua điện thoại 3
Hình 1.1. Mô hình cảnh báo trộm qua điện thoại 4

1.3. Tổng quan công nghệ GSM và ứng dụng tại Việt Nam 4
1.3.1. Giới thiệu về công nghệ GSM 4
1.3.2. Đặc điểm công nghệ GSM 5
1.3.3. Cấu trúc tổng quát mạng GSM 6
Hình 1.2. cấu trúc của mạng GSM 6
1.3.4. Các t hành phần của công nghệ mạng GSM 6
Hình 1.3. Các thành phần mạng GSM 7
1.3.5. Sự phát tri ển của công nghệ GSM ở Vi ệt Nam 8
1.4. Modul Sim548C 9
1.4.1. Giới thiệu modul Sim548C 9
Hình 1.4. Sim 548C 10
Hình 1.5. Các thiết bị đi kèm modul SIM548C 11
1.4.2. Khảo sát sơ đồ chân và chức năng từng chân 11
Hình 1.6. Thứ tự chân của modul Sim548C 12
Hình 1.7. Sơ đồ chân của Module Sim548C 12
Bảng 1.1.Tên các chân của modul Sim548C 13
Bảng1.2. Chi tiết các chân của module SIM548 13
1.4.3. Các chế độ hoạt động của modul Sim548C 15
1. Bật ứng dụng GSM của modul Sim548C 15
Hình 1.8. Dùng chân PWMRKEY để bật ứng dụng GSM 16
2. Tắt ứng dụng GSM của modul Sim548C 17
Hình 1.9. Dùng chân PWRKEY để tắt ứng dụng GSM 18
3. Truyền thông nối tiếp 19
Hình 1.10. Chuẩn giao tiếp nối tiếp của SIM548 19
Bảng 1.3. Trạng thái chân RI 19
4. Kết nối với SIM card 20
Hình 1.11. Kết nối SIM card 6 chân 20
Hình 1.12. Cấu tạo đế SIM card 6 chân 21
Bảng 1.4. Thứ tự chân SIM card 21
5. Trạng thái của chân STARTUS 21

Bảng 1.5. Trạng thái chân STATUS 21
Hình 1.13. Kết nối với chân NETLIGHT 22
1.4.4. Ứng dụng GSM của modul Sim548C 22
1. Giới thiệu về ứng dụng GSM 22
Hình 1.14. Mạng GSM 23
2. Sử dụng ứng dụng GSM cho dịch vụ gửi tin nhắn và cuộc gọi 23
Hình 1.15. Chuyển từ chế độ bình thường sang chế độ nghỉ (sleep mode) 23
Hình 1.16. Đưa module trở về trạng thái hoạt động 24
Hình1.17. Khởi tạo cấu hình mặc định cho module SIM548 25
Hình 1.18. Khởi tạo module SIM548 26
Hình 1.19. Nhận cuộc gọi 27
Hình 1.20. thực hiện cuộc gọi 28
Hình 1.21. Đọc tin nhắn từ 2 vùng nhớ 1 và 2 trên SIM 30
Hình 1.22. Gửi tin nhắn 31
1.5. Vi điều khiển Atmega32-16AL 32
1.5.1. Tổng quát Atmega32-16AL 32
Hình 1.23. Sơ đồ chân Atmega32 32
Hình 1.24. Sơ đồ cấu trúc Atmega32 33
1.5.2. Các chức năng của Atmega32-16AL ứng dụng trong đề tài 34
1. Các cổng vào ra (I/O) 34
Hình 1.25. Sơ đồ cấu trúc bộ định thời 35
Hình 1.26. Sơ đồ đơn vị so sánh ngõ ra 35
Hình 1.27. Sơ đồ khối bộ USART 36
Hình 1.28. Sơ đồ bộ biến đổi A/D 37
1.6. Cảm biến dò chuyển động nhiệt hồng ngoại 38
Hình 1.29. Cảm biến PIR và kính fresnel 38
Hình1.30. Bộ cảm biến dò các vật nóng chuyển động 39
Hình 1.31. Nguyên lý phát hiện chuyển động ngang của các nguồn thân nhiệt 39
CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH MẠCH BÁO TRỘM QUA ĐIỆN THOẠI DI
ĐỘNG 40

2.1. Mô hình hệ thống cơ khí 40
Hình 2.1 Mô hình hệ thống cơ khí 40
2.2. Mô hình hóa hệ mạch báo trộm qua điện thoại di động 41
Hình 2.2. Sơ đồ khối 41
2.3. Chức năng của từng khối 41
2.3.1. Khối cảm biến 41
2.3.2. Khối xử lý phần cứng 41
2.3.3. Khối giao tiếp GSM 42
2.3.4. Khối còi báo động 42
2.3.5. Khối nguồn 42
2.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống 42
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG 44
3.1. Thiết kế phần cứng 44
3.1.1. Modul cảm biến dò chuyển động người 44
Hình 3.1. Modul PIR 44
Hình 3.2. Mạch nguyên lý modul PIR 44
Hình 3.3. Sơ đồ kết nối chân cảm biến PIR 45
3.1.2. Khối vi điều khiển 45
45
Hình 3.4. Sơ đồ kết nối chân ATMEGA32 45
3.1.3. Modul sim548C 46
Hình 3.5. Sơ đồ Module Sim548C 46
3.1.4. Còi báo động 47
Hình 3.6. Còi báo 47
3.1.5. Khối nguồn 47
Hình 3.7. Sơ đồ khối nguồn cho sim548C và vi điều khiển 47
Hình 3.8. Sơ đồ nguồn dung LM1117 48
3.1.6. Sơ đồ mạch nguyên lý 49
Hình 3.9. Mạch nguyên lý 50
3.1.7. Sơ đồ mạch in 50

50
Hình 3.10. Mạch in 50
Hình 3.11. Bố trí linh kiện mạch in 51
Hình 3.12. Mạch thực 51
3.2. Thiết kế và thi công phần mềm 51
3.2.1. Ý tưởng 51
3.2.2. Lưu đồ chương trình chính 52
Hình 3.13. Lưu đồ chương trình chính 52
3.2.3. Lưu đồ bật ứng dụng GSM cho modul Sim548C 53
Hình 3.14. Lưu đồ bật ứng dụng GSM modul Sim548C 53
3.2.4. Lưu đồ chương trình đợi tín hiệu OK 54
Hình 3.15. Lưu đồ chương trình con đợi tín hiệu OK 54
3.2.5. Lưu đồ chương trình đợi tín hiệu báo gửi tin nhắn 55
Hình 3.16. Lưu đồ chương trình con đợi tín hiệu gửi tin nhắn 55
3.2.6. Lưu đồ chương trình gửi lệnh lên modul Sim548C 56
Hình 3.17. Lưu đồ chương trình gửi lệnh lên modul Sim548C 56
3.2.7. Lưu đồ chương trình con gọi số điện thoại 57
Hình 3.18. Lưu đồ chương trình con thực hiện cuộc gọi báo trộm 57
3.2.8. Lưu đồ chương trình gửi tin nhắn 58
Hình 3.19. Chương trình con gửi tin nhắn báo trộm 58
3.2.9. Lưu đồ chương trình cấu hình cho modul Sim548C 59
Hình 3.20. Chương trình con cài đặt cấu hình modul Sim548C 59
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ ,ĐÁNH GIÁ 61
4.1. Kết quả thực hiện 61
4.2. Nguyên nhân và biện pháp khắc phục 61
4.3. Hướng phát triển 62
65
KẾT LUẬN 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO 67
LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay, với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ nước
nhà và trên toàn thế giới. Cùng với hoài bão lớn lao của con người, luôn muốn
được làm chủ và điều khiển mọi thứ, mọi lúc và ở nhiều nơi khác nhau và
không giới hạn. Con người đã phát triển nhiều phương thức điều khiển, và làm
chủ các thiết bị nhằm phục vụ cho lợi ích của mình. Làm chủ và nghiên cứu
những phương pháp điều khiển thiết bị mới luôn là ưu tiên hàng đầu trong lĩnh
vực công nghiệp và tự động hóa. Tự động báo cháy thực chất cũng là một dạng
của điều khiển thiết bị tự động.
L
ú
c
đầu, ý tưởng được thực hiện cảnh báo tại
chỗ, nhưng khoảng cách bị hạn chế.
V
ề
sau, nhiều nghiên cứu nhằm cải tiến
khoảng cách cảnh báo mang lại nhiều thành công và có ý nghĩa
t
h
ực
tiễn như
c ả n h b á o thông qua đường dây
điện
thoại. Khi công nghệ wireless phát
triển,
người ta lại nghĩ đến cảnh báo qua mạng không dây, báo trộm bằng điện thoại di
động ra đời.
Ngành viễn thông đang đóng vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế của mỗi
quốc gia, nó giúp con
ng

ười
tiến gần hơn với nền khoa học kỹ thuật đang phát
triển như vũ bão của nhân loại hiện nay. Hệ thống
t
ruy
ề
n

t
hông
đã không ngừng
phát triển từ cố định sang di động. Con người có thể liên lạc với nhau dù ở bất cứ
n
ơi

đ
â
u.
Không dừng
lại

ở
đó, khi mà các mạng điện thoại đang cạnh tranh gay gắt,
chiếc điện thoại trở nên vật dùng không thể thiếu
c
ủ
a
mỗi cá nhân, người ta lại nghĩ
về một chiếc điện thoại tích hợp khả năng điều khiển từ
x

a
.
Dựa vào đặc tính truyền tin xa và vận dụng đặt tính này, em đã chọn đề
tài: “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình tự động báo cháy qua mạng điện
thoại”, nhằm cải tiến khoảng cách báo cháy trong công nghệ ngôi nhà thông
minh hiện nay. Đề tài tuy còn đơn giản, còn khá mới mẻ và tài liệu chia sẻ chưa hẳn
đã phong phú. Tuy nhiên với kiến thức tích lũy được từ quá trình giảng dạy tận tình của
thầy cô trong bộ môn, sự chỉ đạo của giáo viên hướng dẫn và tinh thần làm việc hăng say
của bản thân, em sẽ hoàn thành tốt đề tài này.
Em xin chân thành cảm ơn cô Thạc Sĩ : Hoàng Thị Phương và các thầy cô trong
bộ môn điện, cũng như các thầy cô trong khoa điện đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình
hoàn thành đề tài và hơn nữa là quá trình giảng dạy và dìu dắt em trong suốt những năm học
vừa qua, trang bị cho em những kiến thức về chuyên môn và trong cuộc sống quý báu.
Đồng thời em cũng gửi lời cảm ơn chân thành đến các bạn sinh viên lớp ĐK –
ĐĐT4 đã đồng hành cùng em trong suốt những năm tháng vừa qua.
Do thời gian thực hiện đề tài có hạn nên cũng không thể tránh được những sai sót
trong quá trình thực hiện đề tài. Em cũng mong được sự góp ý của quý thầy cô và các bạn
để hoàn thiện đề tài được tốt hơn nữa.

Sinh viên thực
h
iệ
n
1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG BÁO
TRỘM QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI
1.1. Giới thiệu chung
Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ
c
ủa các ngành khoa học kỹ

t
huật, công nghệ kỹ thuật
điện

tử
mà trong đó đặc biệt là kỹ thuật điều khiển tự
động đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực
kho
a
học
kỹ
t
huật, quản lí, công
nghiệp,
c
ung
c
ấp
thô
ng tin Do đó, là một sinh viên
chuyê
n ngành Điện chúng
ta phải biết nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm
gó
p phần vào
sự phát
triển
nền khoa học kỹ
t
huật

t
hế giới nói
c
hung và trong sự phát triển kỹ
t
huật điện tử, truyền thông nói
riêng.

Bê
n cạnh đó còn là sự thúc đẩy sự phát
triển của
nề
n
ki
nh tế nước nhà.
Như chúng ta
đ
ã biết, cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật thì
các thiết bị cảnh báo chống trộm cũng phát triển, với độ tin cậy cao và không
giới hạn về khoảng cách. Có rất nhiều phương pháp báo trộm như: báo trộm
tại chỗ, báo trộm qua mạng điện thoại, báo trộm qua mạng internet Các
phương pháp ngày càng được cải tiến sao cho khả năng bảo mật tốt, độ tin
cậy cao và giá thành hợp lý.
Từ những yêu cầu thực tế, những đòi hỏi ngày càng cao của cuộc sống,
cộng với sự hợp tác,
phát

triển
mạnh mẽ của mạng di động
nê

n em đã chọn đề tài
“Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống tự động báo trộm qua mạng điên
thoại”, để đáp ứng được nhu cầu ngày
c
àng cao của con
người
và
gó
p phần vào
sự tiến
bộ, văn minh, hiện đại của nước nhà.
1.1.1. Các nhiệm vụ đặt ra
Các hệ thống cảnh báo trộm dạng này đều được phát triển bởi các công ty có
tiềm năng và đã đi sâu vào nghiên cứu vấn đề khá hoàn chỉnh tuy nhiên ứng dụng
thực tế chưa nhiều và tất cả chỉ dừng lại ở mục đích concept hay còn gọi là mô
phỏng cho tương lai.
Với phạm vi một đề tài tốt nghiệp thì việc thiết kế chế tạo mô hình của em
còn gặp khá nhiều vấn đề cần giải quyết:
2
− Trước tiên, đó là phát triển hệ thống mạch module sim dựa trên hệ thống
GSM 900 khá phức tạp và đòi hỏi có nhiều kinh nghiệm thực tế.
− Thiết kế hệ thống có độ chính xác cao, thuật toán điều khiển đơn giản và
phù hợp với điều kiện phát triển viễn thông tại việt nam.
1.1.2. Phương pháp nghiên cứu
Hệ thống cảnh báo trộm bằng điện thoại đã được phát triển ở nhiều nước trên
thế giới và ở Việt Nam cũng đã phát triển nhiều dạng kit thí nghiệm, nên trong quá
trình làm đồ án, em đã vận dụng những yếu tố sẵn có để phát triển như sau:
− Phương pháp tham khảo tài liệu: bằng
các
h thu thập thông tin từ sách,

tạp chí về điện tử,
viễ
n
thô
ng, truy
c
ập từ mạng
i
nternet, các đồ án của
khó
a
trước.
− Phương pháp quan
s
át: khảo sát một số mạch điện từ mạng
i
nternet,
khảo
sát
các điện thoại di động để
c
họn lựa phương án thiết kế sau
này.
− Phương pháp thực nghiệm: từ những ý tưởng và kiến thức của em, kết
hợp sự hướng dẫn của
gi
áo viên, em đã lắp ráp thử nghiệm nhiều dạng mạch
khác nhau để từ đó
chọ
n lọc những

mạch
điện tối
ưu.
− Sử dụng kiến thức đã học nhằm tối ưu hóa thiết kế hệ thống cơ điện tử:
• Thiết kế tuần tự và đồng thời
• Mô hình hóa và mô phỏng tối ưu trước khi gia công sản phẩm hoàn thiện
1.1.3. Phạm vi và giới hạn nghiên cứu
Hệ thống điều cảnh báo trộm đã phát triển cảnh báo trong một phạm vi rộng
lớn và sự đa dạng các thiết bị điều khiển tuy nhiên với giới hạn nhiều về thời gian,
và sự hiểu biết em đã phát triển hệ thống tự động báo trộm bằng điện thoại di động
như sau:
− Đề tài chỉ nghiên cứu về ứng dụng cơ bản của điện thoại là tính năng thực
hiện cuộc gọi, nhận cuộc gọi và gửi tin nhắn.
− Đề tài chưa nghiên cứu về một số tính năng cao cấp hơn như tính năng GPS,
tính năng wifi và ứng dụng mạnh khác.
3
− Hệ thống cảnh báo sử dụng vi điều khiển 8 bit nhưng vẫn bị giới hạn về mục
đích và đối tượng điều khiển.
1.2. Hệ thống báo cháy qua điện thoại
Hệ thống điều khiển bằng điện thoại hoạt động trên mạng GSM 900 phủ sóng
toàn lãnh thổ Việt Nam, chỉ cần 1 thiết bị di động hoạt động trên mạng này là có thể
trở thành một thiết bị điều khiển tối ưu. Chúng ta có thể điều khiển thiết bị bất cứ lúc
nào và bất cứ nơi đâu và chúng ta cần có sim sử dụng các dịch vụ mạng của các nhà
cung cấp mạng viễn thông tại Việt Nam như Viettel, vinaphone , mobiphone …
Tại sao xu hướng
t
hế giới lại đi vào khai
t
hác lĩnh vực viễn thông cho mục
đích điều khiển từ

xa
này mà không phải là cách
khác
? Qua nghiên cứu cho
thấy: “Ngày 1/7/1991, cuộc gọi di động
công
nghệ GSM đầu tiên trên
t
hế giới
đã được thực hiện dựa trên hệ thống GSM do Ericsson cung cấp
và
được vận
hành bởi nhà khai thác mạng Mannesman tại Đức. Mười lăm năm sau,
chí
nh
xác là ngày
16/6
/2006, công nghệ di động GSM đã vượt qua con số 2 tỉ thuê
bao. Số lượng khách hàng sử dụng
mạng
GSM gấp đôi người dùng Internet trên
toàn thế giới. Số người sử dụng mạng GSM tiếp tục
t
ăng
mạnh
với tốc độ 1000
người/
phút, tương đương với
gần
18 thuê bao/giây, 1,3 triệu thuê bao mới mỗi

ngày”.
Mỗi cá nhân đều trang bị cho mình một thiết bị di đông như một nhu
cầu thiết yếu chúng ta hoàn toàn có thể tin rằng hệ thống điều khiển bằng điện
thoại có thể phát triển tới tầm vĩ mô trong tương lai.
Ở Việt Nam khi GSM đã trở
t
hành
công
nghệ mà hơn 95% dân số chọn
dùng, dịch vụ về GSM cũng tăng
lê
n rất mạnh. Điều này là một lợi
thế
cho việc
nghiên cứu và
phát

triển các ứng dụng trong điều khiển tự động
hóa.
Kỹ thuật
GSM có khả
năng
truyền tin với phạm vi
r
ất rộng lớn và đảm bảo độ tin cậy
cao. Chính vì vậy người dùng
có

thể
dùng điện thoại di động để điều khiển

thiết bị từ xa mang lại hiệu quả
c
ao. Người dùng
c
hỉ cần sử dụng điện
tho
ại di
động của mình
(
bất cứ loại
ho
ặc thương hiệu) để
theo
dõi và kiểm soát những
ứng dụng trong công
nghiệ
p và
nô
ng nghiệp
như:
− Máy móc nhà
xưởng.
4
− Hệ thống xử lý nước
thải
− Nông nghiệp
t
hủy
lợi
− Lò sưởi, ướp lạnh, máy điều

hòa
− Các
t
hiết bị dân dụng khác: đèn,
quạt…
Hình 1.1. Mô hình cảnh báo trộm qua
điện thoại
Công nghệ luôn luôn phát triển và con người luôn có những phương pháp
điều khiển độc đáo, mới đây nhất là mô hình xe ô tô không người lái do Goolgle phát
triển hay các mẫu xe của Continetal (một hãng sản xuất lốp xe) cho tới ứng dụng
quân sự cao cấp của các nước phát triển là các thế hệ máy bay không người lái X47
UAB và Phantom Ray …
Ở chương này em sẽ giới thiệu lý thuyết chung và các nguyên lý thực hiện
thiết kế hệ thống báo trộm bằng điện thoại.
1.3. Tổng quan công nghệ GSM và ứng dụng tại Việt Nam
1.3.1. Giới thiệu về công nghệ GSM
GSM (Global System for Mobile communication) là hệ thống thông tin di
động số toàn cầu,
là

công
nghệ
khô
ng dây thuộc thế hệ 2G (second
gener
ation)
5
có cấu trúc mạng tế bào, cung cấp dịch
vụ
truyền giọng nói và

chuyể
n
gi
ao dữ
liệu chất lượng cao với
c
ác băng tần khác nhau: 400Mhz,
900Mhz,
1800Mhz và
1900Mhz, được tiêu chuẩn Viễn
t
hông Châu Âu (ETSI) quy
đ

ịnh.
GSM là một hệ thống có cấu trúc mở
nê
n
ho
àn toàn không phụ thuộc vào
phần cứng, người
t
a
có
thể mua
t
hiết bị
t
ừ
nhiề

u hãng khác
nhau.
Do nó hầu như có mặt khắp mọi nơi trên
t
hế giới
nê
n khi các nhà cung cấp
dịch vụ thực hiện
việc

ký
kết roaming với nhau nhờ đó mà
t
huê bao GSM có
thể dễ dàng sử dụng máy điện
tho
ại GSM
của
mình bất cứ nơi
đâu.
Mặt
t
huận lợi to lớn của công nghệ GSM là ngoài việc truyền âm thanh
với chất lượng cao
còn
cho
phé
p thuê bao sử dụng các cách
gi
ao tiếp khác rẻ tiền

hơn đó là tin nhắn SMS. Ngoài ra để
tạo
thuận lợi cho các nhà
c
ung
c
ấp dịch vụ
thì công nghệ GSM
đ
ược xây dựng trên cơ sở hệ
t
hống mở
nên
nó dễ dàng kết nối
c
ác thiết bị khác nhau từ các nhà
c
ung
c
ấp thiết bị khác
nhau.
Nó cho phép nhà cung
c
ấp
dịc
h vụ đưa
r
a tính năng
roami
ng cho thuê bao

c
ủa mình với các
mạng
khác trên toàn thế giới. Và công nghệ GSM
c
ũng phát
triển thêm các tính năng
truyề
n dữ liệu
như
GPRS và sau này
truyề
n với tốc độ
cao hơn sử dụng
EDGE.
GSM hiện chiếm 85% thị trường di động với 2,5 tỷ thuê bao tại 218 quốc
gia và vùng lãnh
thổ.
Các mạng
thô
ng tin di động GSM cho phép có thể roaming
với nhau do đó những máy điện
tho
ại
di
động GSM của
c
ác mạng GSM khác
nhau ở có thể sử dụng được
nhiề

u nơi trên
t
hế
giới.
1.3.2. Đặc điểm công nghệ GSM
− Cho phép gởi và nhận những mẫu tin nhắn văn bản bằng kí tự dài
đến 126 kí tự.
− Cho phép
c
huyển giao và nhận dữ liệu, FAX giữa các mạng GSM
với tốc
độ
hiện hành lên đến 9600
bps.
−
Tí
nh phủ sóng cao: Công nghệ GSM
khô
ng chỉ cho phép
chuyể
n
giao trong toàn mạng mà
còn

chuyể
n
gi
ao giữa các mạng GSM trên toàn cầu
6
mà

khô
ng có một sự thay đổi, điều chỉnh nào.
Đây
là một tính năng nổi bật
nhất
c
ủa
cô
ng nghệ GSM(dịch vụ
roaming).
− Sử dụng công nghệ phân
chi
a theo thời
gi
an TDM
(
Tim
di
vision
multiplexing
) để chia
r
a 8 kênh full
r
ate hay 16
kê
nh haft
rate.
− Công suất phát của máy điện thoại được giới hạn tối đa là 2 watts
đối với

băng
tần GSM 850/900Mhz và tối đa là 1 watts đối với băng
t
ần
GSM
1800/1900Mhz.
− Mạng GSM sử dụng 2 kiểu mã
ho
á âm thanh để nén
tí
n hiệu âm
thanh
3,1

khz
đó là mã hoá 6 và 13kbps gọi
l
à Full
r
ate (13kbps) và haft rate
(6kbps)
1.3.3. Cấu trúc tổng
quát mạng GSM
Hình 1.2. cấu trúc của mạng
GSM
Hệ thống GSM được chia thành nhiều hệ
t
hống con như
sau:
− Phân hệ

chuyể
n
mạc
h NSS
(Net

wor
k
Switchi
ng
Subsystem).
− Phân hệ trạm gốc BSS
(
Base Station
Subsystem).
− Phân hệ bảo
dưỡ
ng và khai thác OSS
(
Operation
Subsystem).
−
Tr
ạm di động MS
(Mo
bile
Station)

.
1.3.4. Các

t
hành phần của công nghệ mạng
GSM
Để hiểu rõ mạng GSM, theo thứ tự phải tìm hiểu các phần sau:
− Các thành phần trong mạng GSM.
7
− Các giao diện.
− Các số nhận dạng.
− Traffic cases.
− Radio Network.
− Core Network.
Hình 1.3. Các thành phần mạng
GSM
Mô hình mạng GSM chia làm 3 phân hệ chính:
− Mobile station (MS)
− Base station subsystem (BSS)
− Networks Switch Subsystem (NSS)
− Mobile station(MS)
Là cái điện thoại di động quen thuộc không thể thiếu của chúng ta, tất nhiên
có gắn thêm cả sim nữa. Mỗi cái điện thoại di động sẽ có một số IMEI duy nhất giúp
các nhà mạng dễ quản lý các thuê bao của mình hơn. Ví dụ một cái điện thoại ăn cắp
sẽ không sử dụng được, hay hạn chế một số tính năng của một số điện thoại mà nhà
mạng bán kèm theo gói cam kết. Hiện tại thì số IMEI này chưa được các nhà mạng
VN mình sử dụng
Sim = IMSI + Ki + MSISDN
8
+ IMSI (International Mobile Subcriber Indentity): Số nhận dạng thuê
bao di động quốc tế, mỗi SIM sẽ có duy nhất một số này trong phạm vi quốc tế
+ Ki: Khóa nhận thực, dùng để giải mã hóa thoại trong GSM.
+ MSISDN (Mobile Subscriber ISDN Number): số thuê bao di động mà

mình thường hay gọi cho nhau
+ Base station subsystem (BSS)
Phân hệ này chia làm 2 node chính là: BTS (Base Transceiver Station) và
BSC (Base Station Controllers). Thường sẽ có thêm một thành phần nữa là TRAU
làm nhiệm vụ chuyển đổi tốc độ từ 13Kb/s thành 64Kb/s. TRAU có thể nằm ở BTS
hoặc BSC tùy vào truyền dẫn từ BTS -> BSC -> MSC là quang hay điện.
Mục đích của BTS là cung cấp và quản lý tài nguyên (tần số) cho MS. Mỗi
một BTS sẽ có một tần số nhất định được quản lý bởi BSC. Hai BTS gần nhau sẽ có
tần số khác nhau (chống nhiễu). Mỗi tần số đó lại được chia thành 8 khe thời gian.
Mỗi khe được cấp cho MS để truyền tín hiệu thoại + data (GPRS).
Nhiệm vụ của BSC:
• Ấn định kênh tần số cho cuộc gọi.
• Duy trì cuộc gọi.
• Giám sát chất lượng cuộc gọi.
• Điều khiển công suất giữa BTS và MS.
• Tiến hành chuyển giao giữa các cell khi co yêu cầu.
1.3.5. Sự phát
tri
ển của công nghệ GSM ở
Vi
ệt
Nam
Công nghệ GSM đã vào Việt Nam từ năm 1993. Hiện nay, ba nhà cung
c
ấp
di động công
nghệ
GSM lớn nhất của Việt Nam là
VinaPhone
,

Mobi
Fone và
Viettel Mobile, cũng là những nhà
cung

c
ấp chiếm
t
hị phần nhiều nhất trên thị
trường với số lượng thuê bao mới
t
ăng
c
hóng mặt trong
t

hời
gian vừa
qua.
Hiện nay có đến hơn 85% người dùng
hiệ
n nay đang là
khác
h hàng
c
ủa các
nhà
c
ung
c

ấp
dịc

h
vụ theo công nghệ
GSM.
Cho tới thời điểm này, thị trường thông tin di động của Việt Nam đã có
khoảng 117
triệu

thuê
bao di động.Khi mà ba “đại gia” di động của Việt Nam là
9
VinaPhone,
Mobi
Fone và
Viettel
đều tăng trưởng rất nóng với số lượng t huê
bao mỗi ngày phát triển được lên tới hàng trăm ngàn
t
huê
bao.
Mỗi cá nhân đều trang bị cho mình một thiết bị di động như một nhu
cầu thiết yếu chúng ta hoàn toàn có thể tin rằng hệ thống điều khiển bằng tin
nhắn SMS có thể phát triển tới tầm vĩ mô trong tương lai.
1.4. Modul Sim548C
1.4.1. Giới thiệu modul Sim548C
Các modem được sử dụng từ những ngày đầu của sự ra đời máy tính. Từ
Modem là một từ được hình thành từ hai từ modulator và demodulator. Và định
nghĩa đặc trưng này cũng giúp ta hình dung được phần nào là thiết bị này sẽ làm cái

gì. Dữ liệu số thì đến từ một DTE (Data Terminal Equipment), thiết bị dữ liệu đầu
cuối được điều chế theo cái cách mà nó có thể được truyền dữ liệu qua các đường
dây truyền dẫn. Ở một mặt khác của đường dây, một modem khác thứ hai điều chế
dữ liệu đến và xúc tiến, duy trì nó.
Các modem ngày xưa chỉ tương thích cho việc gữi nhận dữ liệu. Để thiết lập
một kết nối thì một thiết bị thứ hai như một dialer thì được cần đến. Đôi khi kết nối
cũng được thiết lập bằng tay bằng cách quay số điện thoại tương ứng và một khi
modem được bật thì kết nối coi như được thực thi.
Một modem GSM là một modem wireless (không dây), nó làm việc cùng với
một mạng wireless GSM. Một modem wireless thì cũng hoạt động giống như một
modem quay số. Điểm khác nhau chính ở đây là modem quay số thì truyền và nhận
dữ liệu thông qua một đường dây điện thoại cố định trong khi đó một modem
wireless thì việc gửi nhận dữ liệu thông qua sóng.
Giống như một điện thoại di động GSM, một modem GSM yêu cầu 1 thẻ sim
với một mạng wireless để hoạt động.
10
Hình 1.4. Sim 548C
Modul SIM548C có thể hoạt động với các tần số sau GSM 850MHz,
900MHz, DCS 1800MHz và PCS 1900MHz và cũng hỗ trợ GPS định vị bằng vệ
tinh. Với kích thước nhỏ 55mm x 34mm x 3.0mm, modul này có thể sử dụng cho
các ứng dụng như Smart phone, PDA phone, thiết bị định vị GPS cầm tay hay điện
thoại. Chúng ta có thể giao tiếp với modul thông qua chuẩn đế 60 chân dành riêng
cho mudul SIM548C, thông qua đế chuẩn 60 chân này chúng ta có thể sử dụng
modul với các mục đích:
• Bàn phím, bảng nhấn hay SPI LCD.
• Một port giao tiếp nối tiếp nối tiếp dành cho GSM và hai port nối tiếp
dành cho GPS giúp cho việc thiết kế và phát triển ứng dụng một cách dễ dàng hơn
thông qua việc giao tiếp bằng tập lệnh AT.
Bộ sạc pin:
• Các ngõ vào ra dành cho chức năng nghe gọi và xử lý âm thanh.

• Các ngõ vào của bộ chuyển đổi AD.
Để sử dụng modul SIM548C cần các phụ kiện đi kèm: