THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỪ XA BẰNG ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG DÙNG SMS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
-----    -----
BỘ MÔN : ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI :
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỪ XA BẰNG
ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG DÙNG SMS



GVHD : PGS.TS Trần Thu Hà
SVTH : Phan Hiếu Nhân 06117049
Hà Thị Thu Hòa 06117026





TP.HCM, Tháng 1 năm 2011

Phần A
GIỚI THIỆU




Đồ án tốt nghiệp trang ii


Giới thiệu
“Ngôi nhà thông minh” là một cụm từ không còn xa lạ đối với nền công
nghệ phát triển hiện nay. Lúc đầu, ý tưởng được thực hiện nhờ vào tia hồng
ngoại để điều khiển từ xa, nhưng khoảng cách bị hạn chế. Về sau, nhiều nghiên
cứu nhằm cải tiến khoảng cách điều khiển mang lại nhiều thành công và có ý
nghĩa thực tiễn như điều khiển thông qua đường dây điện, đường dây điện
thoại…Khi công nghệ wireless phát triển, người ta lại nghĩ đến điều khiển qua
mạng không dây_điều khiển từ xa dùng máy tính ra đời. 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 của mỗi cá nhân, người ta lại nghĩ về một chiếc điện thoại
tích hợp khả năng điều khiển từ xa.

Đi cùng xu hướng phát triển đó, nhóm thực hiện đã chọn đề tài: “Thiết kế và
thi công hệ thống điều khiển thiết bị từ xa bằng điện thoại di động dùng SMS”.
Với đề tài này, nhóm muốn sử dụng điện thoại di động điều khiển thiết bị điện
dân dụng, dùng Module Sim300CZ trên nền mạng GSM để thu SMS điều
khiển.
Nhóm hi vọng với đề tài này sẽ làm cơ sở nghiên cứu cho các nhóm khác sau
này có thể mở rộng, phát triển hơn nữa.


















Đồ án tốt nghiệp trang iii


Lời cảm ơn
Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô trường Đại Học Sư Phạm Kỹ

Thuật đã tận tình dạy dỗ trong suốt những năm qua. Trong đó phải kể đến quý
thầy cô trong Khoa Điện – Điện Tử đã tạo điều kiện cho chúng em thực hiện đồ
án tốt nghiệp này.
Đặc biệt, nhóm xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn T.S Trần Thu
Hà đã tận tình giúp đỡ chúng em trong quá trình lựa chọn đề tài và hỗ trợ chúng
em trong quá trình thực hiện đề tài.
Bên cạnh đó, nhóm thực hiện cũng xin cảm ơn các bạn sinh viên viễn thông
đã đóng góp ý kiến cho nhóm thực hiện đề tài đạt hiệu quả hơn.
Với thời gian thực hiện đề tài ngắn, kiến thức còn hạn hẹp, dù nhóm đã rất
cố gắng nhưng vẫn không tránh khỏi những sai sót, nhóm rất mong nhận được
lời chỉ dẫn thêm của quý thầy cô và bạn bè.


TPHCM, ngày…tháng…năm 2010
Sinh viên thực hiện
Phan Hiếu Nhân
Hà Thị Thu Hòa


Đồ án tốt nghiệp trang iv





QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI
Họ và tên sinh viên: Phan Hiếu Nhân MSSV: 06117049
Hà Thị Thu Hòa MSSV: 06117026
Ngành: Công Nghệ Điện Tử-Viễn Thông
Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

THIẾT BỊ TỪ XA BẰNG ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG DÙNG SMS
1) Cơ sở ban đầu:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
2) Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
3) Các bản vẽ:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
4) Giáo viên hướng dẫn:
5) Ngày giao nhiệm vụ:
6) Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
Giáo viên hướng dẫn
Ngày ...... tháng ...... năm 2011
Chủ nhiệm bộ môn


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ĐỘC LẬP-TỰ DO-HẠNH PHÚC
Đồ án tốt nghiệp trang v


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................

..........................................................................................................................


Tp HCM, ngày ...... tháng ...... năm 2011
Giáo viên hướng dẫn
Đồ án tốt nghiệp trang vi


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................

..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................
..........................................................................................................................


Tp HCM, ngày ...... tháng ...... năm 2011
Giáo viên phản biện
Đồ án tốt nghiệp trang vii


Lời nói đầu
Ngành viễn thông đang đóng vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế của mỗi
quốc gia, nó giúp con người tiến gần hơn với nền khoa học kỹ thuật đang phát
triển như vũ bão của nhân loại hiện nay. Hệ thống truyền thông đã không ngừng
phát triển từ cố định sang di động. Con người có thể liên lạc với nhau dù ở bất
cứ nơi đâu.
Dựa vào đặt tính truyền tin xa và vận dụng đặt tính này, nhóm đã chọn đề
tài: “Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển thiết bị từ xa bằng điện thoại di
động dùng SMS”, nhằm cải tiến khoảng cách điều khiển trong công nghệ ngôi
nhà thông minh hiện nay. Đề tài tuy còn đơn giản, thiết bị điều khiển không
nhiều, nhưng nhóm mong đây sẽ là tài liệu bổ ích cho những ai quan tâm và
mong muốn phát triển theo công nghệ điều khiển này.
Nhóm cũng rất mong nhận được sự đóng góp của quý thầy cô, các bạn sinh
viên để cùng nhau có kiến thức sâu hơn và có kinh nghiệm tốt hơn trong việc thi
công phần cứng cho một mô hình điều khiển hoàn chỉnh.


Nhóm sinh viên thực hiện

Phan Hiếu Nhân
Hà Thị Thu Hòa





Đồ án tốt nghiệp trang viii


MỤC LỤC
PHẦN A : GIỚI THIỆU ....................................................................................................... i
Lời cảm ơn ........................................................................................................................iii
Quyết định giao đề tài ...................................................................................................... iv
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn ................................................................................. iv
Nhận xét của giáo viên phản biện .................................................................................. vi
Lời nói đầu .......................................................................................................................vii
Mục lục ........................................................................................................................... viii
Liệt kê hình ......................................................................................................................xii
Liệt kê bảng.....................................................................................................................xiv
PHẦN B : NỘI DUNG ......................................................................................................... 1
Chương 1: Dẫn nhập ............................................................................................................... 2
1.1 Giới thiệu đề tài................................................................................................................. 2
1.2 Ý nghĩa khoa học của đề tài ............................................................................................ 3
1.3 Mục đích nghiên cứu ........................................................................................................ 3
Chương 2: Cơ sở lý luận......................................................................................................... 5
2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước.......................................................... 5
2.1.1 Ngoài nước ............................................................................................................... 5
2.1.2 Trong nước ............................................................................................................... 6
2.2 Ý tưởng thiết kế................................................................................................................. 8

2.3 Đề cương nghiên cứu chi tiết .......................................................................................... 8
2.4 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................. 8
2.5 Phương tiện nghiên cứu ................................................................................................... 8
Chƣơng 3: Lý thuyết liên quan .......................................................................................... 9
3.1 Tổng quan về công nghệ GSM........................................................................................ 9
3.1.1 Giới thiệu về công nghệ GSM ............................................................................... 9
3.1.2 Đặc điểm của công nghệ GSM .............................................................................. 9
3.1.3 Cấu trúc của mạng GSM....................................................................................... 10
3.1.3.1 Cấu trúc tổng quát ........................................................................................... 10
3.1.3.2 Các thành phần của công nghệ mạng GSM ................................................. 10
3.1.4 Sự phát triển của công nghệ GSM ở Việt Nam ................................................ 11
Đồ án tốt nghiệp trang ix


3.2 Tổng quan về SMS ......................................................................................................... 12
3.2.1 Giới thiệu về SMS ................................................................................................. 12
3.2.2 Cấu trúc một tin nhắn SMS .................................................................................. 12
3.2.3 Ưu điểm của SMS ................................................................................................. 13
3.2.4 Tin nhắn SMS chuỗi/tin nhắn SMS dài .............................................................. 13
3.2.5 SMS center/SMSC ................................................................................................ 13
3.2.6 SMS quốc tế ........................................................................................................... 14
3.2.7 SMS gateway ......................................................................................................... 14
3.3 Giới thiệu Module Sim300CZ....................................................................................... 15
3.3.1 Đặc điểm của Module Sim300CZ ....................................................................... 15
3.3.2 Khảo sát sơ đồ chân và chức năng từng chân .................................................... 17
3.3.3 Các chế độ hoạt động của Module Sim300CZ .................................................. 23
3.3.4 Tập lệnh AT của module Sim 300CZ ................................................................. 23
3.3.4.1 Các thuật ngữ ................................................................................................... 23
3.3.4.2 Cú pháp lệnh AT.............................................................................................. 23
3.3.4.5 Đọc tin nhắn ..................................................................................................... 33

3.3.4.6 Gửi tin nhắn ...................................................................................................... 34
3.4 Giới thiệu vi điều khiển 89C52 ..................................................................................... 35
3.4.1 Sơ đồ chân vi điều khiển 89C52 .......................................................................... 36
3.4.2 Tổ chức bộ nhớ trong vi điều khiển 89C52........................................................ 38
3.4.3 Hoạt động truyền dữ liệu của vi điều khiển 89C52.......................................... 39
3.4.3.1 Giới thiệu .......................................................................................................... 39
3.4.3.2 Thanh ghi điều khiển truyền dữ liệu nối tiếp ............................................... 41
3.4.3.3 Các kiểu truyền dữ liệu nối tiếp ..................................................................... 42
3.4.4 Tập lệnh của vi điều khiển 89C52 ....................................................................... 43
3.4.5 Nguồn cung cấp ..................................................................................................... 43
3.4.6 Mạch dao động....................................................................................................... 44
Chƣơng 4: Thiết kế và thi công ........................................................................................ 45
4.1 Phương án thiết kế .......................................................................................................... 45
4.2 Sơ đồ khối ........................................................................................................................ 46
4.2.1 Chức năng từng khối ............................................................................................. 46
Đồ án tốt nghiệp trang x


4.2.2 Nguyên lý hoạt động ............................................................................................. 47
4.3 Thiết kế và thi công phần cứng ..................................................................................... 49
4.3.1 Sơ đồ nguyên lý và tính toán................................................................................ 49
4.3.1.1 Module Sim300CZ .......................................................................................... 49
4.3.1.2 Khối giao tiếp ................................................................................................... 50
4.3.1.3 Khối nguồn ....................................................................................................... 51
4.3.1.4 Khối vi điều khiển ........................................................................................... 52
4.3.1.5 Khối công suất ................................................................................................. 52
4.3.1.6 Khối hiển thị LCD ........................................................................................... 55
4.3.2 Mạch Layout .......................................................................................................... 56
4.3.2.1 Module Sim300CZ, khối nguồn, khối giao tiếp .......................................... 56
4.3.2.2 Khối vi điều khiển ........................................................................................... 56

4.3.2.3 Khối công suất ................................................................................................ 56
4.3.2.4 Khối hiển thị LCD .......................................................................................... 56
4.3.3 Mạch thực tế ........................................................................................................... 57
4.3.3.1 Module Sim300CZ, khối nguồn, khối giao tiếp .......................................... 57
4.3.3.2 Khối vi điều khiển ........................................................................................... 57
4.3.3.3 Khối công suất ................................................................................................. 57
4.3.3.4 Khối hiển thị LCD ........................................................................................... 58
4.4 Thiết kế và thi công phần mềm ..................................................................................... 59
4.4.1 Ý tưởng chương trình ............................................................................................ 59
4.4.2 Lưu đồ chương trình chính ................................................................................... 59
4.4.3 Lưu đồ chương trình xử lý tin nhắn .................................................................... 60
4.4.4 Lưu đồ chương trình điều khiển thiết bị ............................................................. 60
4.4.5 Lưu đồ chương trình nhận dữ liệu ....................................................................... 61
4.4.6 Lưu đồ chương trình gửi dữ liệu.......................................................................... 62
4.4.7 Lưu đồ chương trình lấy địa chỉ .......................................................................... 62
4.4.8 Lưu đồ chương trình điều khiển thiết bị ............................................................. 63
4.4.9 Lưu đồ chương trình kiểm tra thiết bị ................................................................. 63
4.4.10 Lưu đồ chương trình gửi tin nhắn ..................................................................... 64
4.4.11 Khởi tạo cho module SIM300CZ ...................................................................... 64
Đồ án tốt nghiệp trang xi


Chƣơng 5: Kết luận và hƣớng phát triển đề tài ........................................................... 66
5.1 Kết quả thực hiện ............................................................................................................ 66
5.2 Mô tả hệ thống................................................................................................................. 66
5.3 Ưu điểm và khuyết điểm của hệ thống......................................................................... 67
5.4 Khả năng ứng dụng thực tế của đề tài .......................................................................... 68
5.5 Hướng phát triển ............................................................................................................. 68
PHẦN C : PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................. 69
Phụ lục I: Mã nguồn chương trình ...................................................................................... 70

Phụ lục II: Hướng dẫn sử dụng sản phẩm .......................................................................... 81
Tài liệu tham khảo................................................................................................................. 82


Đồ án tốt nghiệp trang xii


LIỆT KÊ HÌNH

Chương 2
Hình 2.1 : Điện thoại tích hợp chức năng điều khiển ô tô ---------------------------- 5
Hình 2.2 : Mô hình điều khiển thiết bị qua SMS --------------------------------------- 6
Hình 2.3 : Sơ đồ khối hệ thống điều khiển qua máy tính ------------------------------ 7
Chương 3
Hình 3.1 : Cấu trúc của mạng GSM ---------------------------------------------------10
Hình 3.2 : Các thành phần mạng GSM -----------------------------------------------11
Hình 3.3 : Cấu trúc của một tin nhắn SMS --------------------------------------------12
Hình 3.4 : SMS gateway-----------------------------------------------------------------14
Hình 3.5 : Module Sim300CZ ----------------------------------------------------------15
Hình 3.6 : Sơ đồ chân của module SIM 300CZ ---------------------------------------17
Hình 3.7 : Khởi tạo cấu hình mặc định SIM 300CZ ----------------------------------31
Hình 3.8 : Đọc tin nhắn từ 2 vùng nhớ 1 và 2 trên SIM------------------------------33
Hình 3.9 : Gửi tin nhắn -----------------------------------------------------------------34
Hình 3.10: Sơ đồ chân 89C52 ----------------------------------------------------------36
Hình 3.11 : Bộ nhớ của vi điều khiển 89C52------------------------------------------39
Hình 3.12 : Sơ đồ hệ thống truyền dữ liệu---------------------------------------------40
Hình 3.13 : Cấu trúc thanh ghi SCON -------------------------------------------------41
Hình 3.14 : thạch anh -------------------------------------------------------------------44
Chương 4
Hình 4.1 : Sơ đồ khối hệ thống ---------------------------------------------------------46

Hình 4.2 : Sơ đồ capture Module Sim300CZ------------------------------------------49
Hình 4.3 : Sơ đồ kết nối truyền dữ liệu ------------------------------------------------50
Hình 4.4 : Sơ đồ capture khối giao tiếp -----------------------------------------------50
Hình 4.5 : Sơ đồ capture khối nguồn --------------------------------------------------51
Hình 4.5 : Sơ đồ capture khối vi điều khiển -------------------------------------------52
Hình 4.6 : Triac --------------------------------------------------------------------------53
Hình 4.7 : Sơ đồ capture khối công suất ----------------------------------------------54
Hình 4.8 : Sơ đồ capture khối hiển thị LCD-------------------------------------------55
Hình 4.9: Sơ đồ layout Module Sim300CZ --------------------------------------------56
Hình 4.10: Sơ đồ layout khôi vi điều khiển --------------------------------------------56
Hình 4.11 : Sơ đồ layout khối công suất-----------------------------------------------56
Hình 4.12 : Sơ đồ layout khối hiển thị LCD -------------------------------------------57
Hình 4.13 : Mạch thực tế Module Sim300CZ -----------------------------------------57
Hình 4.14 : Mạch thực tế khối vi điều khiển ------------------------------------------57
Hình 4.15 : Mạch thực tế khối công suất ----------------------------------------------58
Hình 4.16 : Mạch thực tế khối hiển thị LCD ------------------------------------------58
Đồ án tốt nghiệp trang xiii


Hình 4.17 : Lưu đồ chương trình chính------------------------------------------------59
Hình 4.18 : Lưu đồ chương trình xử lý tin nhắn --------------------------------------60
Hình 4.19 : Lưu đồ chương trình điều khiển thiết bị ---------------------------------60
Hình 4.20 : Lưu đồ chương trình con nhận dữ liệu-----------------------------------61
Hình 4.21 : Lưu đồ chương trình con gửi dữ liệu ------------------------------------62
Hình 4.22 : Lưu đồ chương trình con lấy địa chỉ -------------------------------------62
Hình 4.23 : Lưu đồ chương trình con điều khiển mở thiết bị ------------------------63
Hình 4.24 : Lưu đồ chương trình con tắt thiết bị -------------------------------------63
Hình 4.25 : Lưu đồ chương trình con kiểm tra thiết bị -------------------------------63
Hình 4.26 : Lưu đồ chương trình con gửi tin nhắn -----------------------------------64

Đồ án tốt nghiệp trang xiv


LIỆT KÊ BẢNG

Chương 3
Bảng 3.1: Chức năng chân Module Sim300CZ ---------------------------------------17
Bảng 3.2 : Chế độ lệnh AT --------------------------------------------------------------25
Bảng 3.3 : Một số lệnh AT --------------------------------------------------------------25
Bảng 3.4 : Lệnh AT+CMGR ------------------------------------------------------------26
Bảng 3.5 : Lệnh AT+CMGS ------------------------------------------------------------26
Bảng 3.6 : Lệnh AT+CMSS -------------------------------------------------------------26
Bảng 3.7 : Lệnh AT+CMGD------------------------------------------------------------27
Bảng 3.8 : Lệnh ATE --------------------------------------------------------------------28
Bảng 3.9 : Lệnh AT+CLIP --------------------------------------------------------------28
Bảng 3.10 : Lệnh AT&W ----------------------------------------------------------------29
Bảng 3.11 : Lệnh AT+CMGF ----------------------------------------------------------29
Bảng 3.12: Lệnh AT+CNMI ------------------------------------------------------------29
Bảng 3.13: Lệnh AT+CSAS -------------------------------------------------------------30
Bảng 3.14 : Chức năng các chân của Port 1 ------------------------------------------36
Bảng 3.15 : Chức năng các chân của Port 3 -----------------------------------------37
Bảng 3.16 : Các bit trong thanh ghi điều khiển truyền dữ liệu ----------------------41
Bảng 3.17 : Các kiểu truyền dữ liệu ---------------------------------------------------42
Chương 4:
Bảng 4.1 : Các bước thiết lập cấu hình cho module SIM300CZ --------------------65

Phần B
NỘI DUNG
Đồ án tốt nghiệp trang 2

Chương 1 : Dẫn nhập
CHƢƠNG 1:
DẪN NHẬP
1.1 Giới thiệu đề tài
Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kỹ thuật, 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 khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp, cung cấp thông
tin ... Do đó, là một sinh viên chuyên ngành Điện tử - Viễn thông chúng ta phải biết
nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền
khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điện tử, tuyền
thông nói riêng. Bên cạnh đó còn là sự thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế nước
nhà.
Như chúng ta đã biết, gần như các thiết bị tự động trong nhà máy, trong đời sống
của các gia đình ngày nay đều hoạt động độc lập với nhau, mỗi thiết bị có một quy
trình sử dụng khác nhau tuỳ thuộc vào sự thiết lập, cài đặt của người sử dụng. Chúng
chưa có một sự liên kết nào với nhau về mặt dữ liệu. Nhưng đối với hệ thống điều
khiển thiết bị từ xa thông qua tin nhắn SMS thì lại khác. Ở đây, các thiết bị điều khiển
tự động được kết nối với nhau thành một hệ thống hoàn chỉnh qua một một thiết bị
trung tâm và có thể giao tiếp với nhau về mặt dữ liệu.
Điển hình của một hệ thống điều khiển thiết bị trong nhà từ xa thông qua tin nhắn
SMS gồm có các thiết bị đơn giản như bóng đèn, quạt máy, lò sưởi đến các thiết bị
tinh vi, phức tạp như tivi, máy giặt, hệ thống báo động … Nó hoạt động như một ngôi
nhà thông minh. Nghĩa là tất cả các thiết bị này có thể giao tiếp với nhau về mặt dữ

liệu thông qua một đầu não trung tâm. Đầu não trung tâm ở đây có thể là một máy vi
tính hoàn chỉnh hoặc có thể là một bộ xử lí đã được lập trình sẵn tất cả các chương
trình điều khiển. Bình thường, các thiết bị trong ngồi nhà này có thể được điều khiển
từ xa thông qua các tin nhắn của chủ nhà. Chẳng hạn như việc tắt quạt, đèn điện …
khi người chủ nhà quên chưa tắt trước khi ra khỏi nhà. Hay chỉ với một tin nhắn SMS,
người chủ nhà có thể bật máy điều hòa để làm mát phòng trước khi về nhà trong một
khoảng thời gian nhất định.. Ngoài ra, hệ thống còn mang tính bảo mật. Nghĩa là chỉ
có chủ nhà hay người biết mật khẩu của ngôi nhà thì mới điều khiển được ngôi nhà
này.
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 nên chúng em đã chọn đề tài " Thiết
kế và thi công hệ thống điều khiển thiết bị từ xa bằng điện thoại di động dùng SMS "
để đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của con người và góp phần vào sự tiến bộ,
văn minh, hiện đại của nước nhà.

Đồ án tốt nghiệp trang 3

Chương 1 : Dẫn nhập
1.2 Ý nghĩa khoa học của đề tài
Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các thiết bị điện tử ra đời
ngày càng nhiều về chủng loại cũng như tính năng sử dụng. Bên cạnh đó nhu cầu sử
dụng các thiết bị một cách tự động ngày càng cao, con người ngày càng muốn có
nhiều thiết bị giải trí cũng như các thiết bị sinh hoạt với kỹ thuật và công nghệ ngày
càng cao. Có thể ở Việt nam chưa phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực này nhưng hiện
nay ở trên thế giới, nhất là các quốc gia thuộc Châu âu hay Mĩ thì mô hình ngôi nhà tự
động được điều khiển từ xa đã phát triển rất mạnh mẽ.
Từ những nhu cầu thực tế đó, nhóm muốn đưa một phần những kỹ thuật hiện đại
của thế giới áp dụng vào điều kiện thực tế trong nước để có thể tạo ra một hệ thống
điều khiển thiết bị trong nhà từ xa thông qua tin nhắn SMS nhằm đáp ứng nhu cầu
ngày càng cao của con người. Đề tài lấy cơ sở là tin nhắn SMS để điều khiển thiết bị.

Việc sử dụng tin nhắn SMS để điều khiển thiết bị có thuận lợi là tiết kiệm chi phí,
mang tính cạnh tranh và cơ động cao (nghĩa là ở chỗ nào có phủ sóng mạng điện
thoại di động ta cũng có thể điều khiển thiết bị được). Ngoài ra, sản phẩm của đề tài
này có tính mở, có thể áp dụng cho nhiều đối tượng khác nhau trong dân dụng cũng
như trong công nghiệp.
1.3 Mục đích nghiên cứu
Đồ án được nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến
thức đã được học trong nhà trường để thiết kế, tạo ra một hệ thống “Điều khiển tự
động từ xa bằng điện thoại di động” hoàn chỉnh. Hệ thống tích hợp module nhận tin
nhắn sử dụng mạng GSM, module xử lý dữ liệu, module công suất cho các thiết bị
trong nhà. Qua xử lí, dữ liệu sẽ được gửi về thiết bị đầu cuối (mobile) của người điều
khiển để báo cho biết trạng thái của các thiết bị được điều khiển.
Hệ thống điều khiển thiết bị từ xa bằng điện thoại di động dùng tin nhắn SMS có
chức năng như sau:
 Có thể kiểm tra trạng thái của thiết bị trước khi điều khiển.
 Từ kết quả kiểm tra trạng thái, người dùng có thể dùng lệnh bằng tin nhắn để
điều khiển.
 Hệ thống sau khi nhận tin nhắn xuất lệnh điều khiển các thiết bị và tự động báo
trạng thái các thiết bị sau điều khiển.
Nhóm thực hiện tiến hành khảo sát Module Sim300CZ, ứng dụng để thi công
mạch cụ thể điều khiển đóng mở 2 bóng đèn tượng trưng cho 2 thiết bị với đặc điểm
sau:
 Điều khiển các thiết bị trong nhà (cụ thể là điều khiển một thiết bị công suất
trung bình) bằng tin nhắn SMS tại ví trí có phủ sóng của mạng điện thoại di động đang
hoạt động trong nước như Viettel, Mobile Phone, Vina Phone …
Đồ án tốt nghiệp trang 4

Chương 1 : Dẫn nhập
 Tự động gửi tin nhắn ngược trở lại cho người điều khiển, với nội dung tin nhắn
chứa thông tin hoạt động của thiết bị (on/off).

 Hệ thống được bảo mật bằng password.

Đồ án tốt nghiệp trang 5

Chương 2 : Cơ sở lý luận
CHƢƠNG 2:
CƠ SỞ LÝ LUẬN
2.1 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc và ngoài nƣớc
2.1.1 Ngoài nƣớc
Trên thế giới hiện nay việc điều khiển thiết bị từ mạng điện thoại di động
không còn mới mẽ nữa. Xu hướng hiện nay là tích hợp mọi tính năng trên chiếc
điện thoại di động và việc điều khiển từ xa cũng nằm trong xu hướng đó. Mới đây
nhất, nhà sản xuất ô tô Nissan, công ty điện tử Sharp và công ty viễn thông NTT
DoCoMo của Nhật đã hợp tác nghiên cứu và cho ra đời một mẫu điện thoại di
động tích hợp chức năng điều khiển ô tô. Mẫu điện thoại độc đáo này đã được
Nissan, Sharp và DoCoMo chính thức giới thiệu hôm 24/9.


Hình 2.1 : Điện thoại tích hợp chức năng điều khiển ô tô

Tại sao xu hướng thế giới lại đi vào khai thác 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 thế 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. 15 năm sau, chính 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 tăng mạnh với tốc độ 1000 người/phút, tương đương với gần
18 thuê bao/giây, 1,3 triệu thuê bao mới mỗi ngày”. Kỹ thuật GSM có khả năng
truyền tin wireless với phạm vi rất rộng lớn và đảm bảo độ tin cậy cao. Chính vì

vậy người dùng có thể gửi tin nhắn SMS để điều khiển thiết bị từ xa mang lại hiệu
Đồ án tốt nghiệp trang 6

Chương 2 : Cơ sở lý luận
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 soát những ứng dụng trong công nghiệp và nông
nghiệp như:
 Máy móc nhà xưởng.
 Hệ thống xử lý nước thải
 Nông nghiệp thủy lợi
 Lò sưởi, ướp lạnh, máy điều hòa
 Các thiết bị dân dụng khác: đèn, quạt…


Hình 2.2 Mô hình điều khiển thiết bị qua SMS

2.1.2 Trong nƣớc
Ở phạm vi trong nước, vấn đề điều khiển từ xa luôn là tâm điểm của các khoa
học hiện nay. Với mong muốn ứng dụng khoa học kỹ thuật của thế giới vào đời
sống, họ muốn cuộc sống trở nên công nghệ hơn, hiện đại hơn. Nhưng kết quả
nghiên cứu chỉ đang ở mức điều khiển dùng hồng ngoại, dùng đường dây điện
công nghiệp, dùng đường dây điện thoại cố định, còn điều khiển thiết bị bằng SMS
dùng Module Sim300CZ thì chỉ đang ở mức nghiên cứu, chưa đưa ra sản phẩm cụ
thể. Tuy nhiên, ứng dụng về wireless đã có để tài nghiên cứu “Điều khiển thiết bị
từ xa qua tin nhắn SMS bằng máy tính” của tác giả Nguyễn Trọng Kiên và Phạm
Văn Nam, sinh viên trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật năm 2008. Trong đề tài này,
hai tác giả đã sử dụng yếu tố chính là máy tính giao tiếp với điện thoại bằng dây
cáp USB Modem để điều khiển các thiết bị điện, điện tử trong nhà như điều khiển,
giám sát và cho hiển thị được hình ảnh thông qua camera và các tính năng khác.
Tác giả đã nghiên cứu và cho đi vào các ứng dụng như: tìm hiểu các vấn đề về

truyền dữ liệu, các giao thức truyền thông, giao tiếp, phần mềm điều khiển. Hệ
thống thiết kế giao diện điều khiển trên máy bằng cách giao tiếp điện thoại với
máy tính qua USB Modem.
Sơ đồ khối của hệ thống:
Đồ án tốt nghiệp trang 7

Chương 2 : Cơ sở lý luận

Hình 2.3 sơ đồ khối hệ thống điều khiển qua máy tính

Với hệ thống trên, 2 tác giả đã khai thác, ứng dụng sự phát triển của mạng di
động vào thực tế, mở ra nhiều ý tưởng trong việc khai thác ứng dụng của mạng di
động. Nhưng qua tìm hiểu và nghiên cứu, nhóm nhận thấy đề tài có thể được phát
triển theo cách khắc phục những thiếu sót trên đề tài này như: hệ thống trên chỉ
ứng dụng cho những địa điểm, vị trí nào có lắp đặt máy tính hay có dùng laptop rất
cồng kềnh, phức tạp; máy tính phải được mở suốt 24/24 rất hao phí. Tuy nhiên, đề
tài này cũng là nền tản cho việc phát triển ý tưởng điều khiển thiết bị từ xa qua tin
nhắn SMS.
Tóm lại, việc nghiên cứu sử dụng tin nhắn SMS để điều khiển thiết bị hiện nay
tại Việt Nam đang còn rất mới mẻ và chưa đi vào thực tiễn ứng dụng nhiều. Hầu
hết các nghiên cứu đều là nghiên cứu tự phát của cá nhân những người hay nhóm
người muốn tìm hiểu về công nghệ này, vẫn chưa phải là một hoạt động nghiên
cứu mang tính chuyên nghiệp để có thể đưa vào ứng dụng. Mặc dù vậy việc nghiên
cứu vẫn có những nhen nhóm khi tập đoàn điện lực EVN đã sử dụng công nghệ
nhắn tin SMS để điều khiển máy cắt thông qua Modem điện thoại của họ. ở Việt
Nam khi GSM đã trở thành công nghệ mà hơn 95% dân số chọn dùng, dịch vụ về
SMS cũng tăng lên rất mạnh. Điều này là một lợi thế cho việc nghiên cứu và phát
triển các ứng dụng trong điều khiển tự động hóa.
Đồ án tốt nghiệp trang 8

Chương 2 : Cơ sở lý luận
2.2 Ý tƣởng thiết kế
Dùng mạng điện thoại di động của các nhà cung cấp dịch vụ như Viettel,
Mobiphone, Vinaphone… để gửi tin nhắn SMS điều khiển các thiết bị và có thể nhận
dữ liệu đáp ứng lại từ các thiết bị cho biết tình trạng hoạt động ON/OFF của các thiết
bị.
2.3 Đề cƣơng nghiên cứu chi tiết
Đề tài này được thực hiện gồm 3 phần
Phần A: Giới thiệu: giới thiệu khái quát về đề tài.
Phần B: Nội dung: gồm 5 chương.
Chương 1: Dẫn nhập: Giới thiệu đề tài, ý nghĩa khoa học, mục đích nghiên
cứu và giới hạn của đề tài.
Chương 2: Cơ sở lý luận: Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước, ý
tưởng thiết kế, đề cương nghiên cứu chi tiết, phương pháp nghiên cứu, phương
tiện nghiên cứu
Chương 3: Lý thuyết liên quan: tổng quan về công nghệ GSM, tổng quát về
SMS, giới thiệu Module Sim300CZ, tập lệnh AT, giới thiệu vi điều khiển.
Chương 4: Thiết kế và thi công: thiết kế và thi công phần cứng, phần mềm.
Chương 5: Tổng kết và hướng phát triển đề tài
Phần C: Phụ lục và tài liệu tham khảo
2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu
Trong đề tài này, nhóm đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu:
 Phương pháp tham khảo tài liệu: bằng cách thu thập thông tin từ sách, tạp chí
về điện tử, viễn thông, truy cập từ mạng internet, các đồ án của khóa trước.
 Phương pháp quan sát: khảo sát một số mạch điện từ mạng internet, khảo sát
các điện thoại di động để chọn lựa phương án thiết kế sau này.
 Phương pháp thực nghiệm: từ những ý tưởng và kiến thức của nhóm, kết hợp
sự hướng dẫn của giáo viên, nhóm đã lắp ráp thử nghiệm nhiều dạng mạch
khác nhau để từ đó chọn lọc những mạch điện tối ưu.
2.5 Phƣơng tiện nghiên cứu

Nhóm sử dụng sách giáo khoa, máy tính để truy cập mạng tìm kiếm thông tin, các
thiết bị dùng để thiết kế và thi công mạch.
Đồ án tốt nghiệp trang 9

Chương 3 : Lý thuyết liên quan
CHƢƠNG 3
LÝ THUYẾT LIÊN QUAN
3.1 Tổng quan về công nghệ GSM
3.1.1 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 không dây thuộc thế hệ 2G (second generation) có cấu
trúc mạng tế bào, cung cấp dịch vụ truyền giọng nói và chuyển giao dữ liệu chất
lượng cao với các băng tần khác nhau: 400Mhz, 900Mhz, 1800Mhz và 1900Mhz,
được tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) quy định.
GSM là một hệ thống có cấu trúc mở nên hoàn toàn không phụ thuộc vào phần
cứng, người ta có thể mua thiết bị từ nhiều hãng khác nhau.
Do nó hầu như có mặt khắp mọi nơi trên thế giới nên khi các nhà cung cấp dịch
vụ thực hiện việc ký kết roaming với nhau nhờ đó mà thuê bao GSM có thể dễ
dàng sử dụng máy điện thoại GSM của mình bất cứ nơi đâu.
Mặt thuận lợi to lớn của công nghệ GSM là ngoài việc truyền âm thanh với
chất lượng cao còn cho phép thuê bao sử dụng các cách giao tiếp khác rẻ tiền hơn
đó là tin nhắn SMS. Ngoài ra để tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ thì
công nghệ GSM được xây dựng trên cơ sở hệ thống mở nên nó dễ dàng kết nối các
thiết bị khác nhau từ các nhà cung cấp thiết bị khác nhau.
Nó cho phép nhà cung cấp dịch vụ đưa ra tính năng roaming cho thuê bao c ủa
mình với các mạng khác trên toàn thế giới. Và công nghệ GSM cũng phát triển
thêm các tính năng truyền dữ liệu như GPRS và sau này truyền 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 thông tin di động GSM cho phép có thể roaming với

nhau do đó những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau ở
có thể sử dụng được nhiều nơi trên thế giới.
3.1.2 Đặc điểm của công nghệ GSM
- Cho phép gởi và nhận những mẫu tin nhắn văn bản bằng kí tự dài đến 126 kí
tự.
- Cho phép chuyển giao và nhận dữ liệu, FAX giữa các mạng GSM với tốc độ
hiện hành lên đến 9.600 bps.
- Tính phủ sóng cao: Công nghệ GSM không chỉ cho phép chuyển giao trong
toàn mạng mà còn chuyển giao giữa các mạng GSM trên toàn cầu mà không có
một sự thay đổi, điều chỉnh nào. Đây là một tính năng nổi bật nhất của công
nghệ GSM(dịch vụ roaming).
Đồ án tốt nghiệp trang 10

Chương 3 : Lý thuyết liên quan
- Sử dụng công nghệ phân chia theo thời gian TDM (Time division multiplexing
) để chia ra 8 kênh full rate hay 16 kênh 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 tần GSM
1800/1900Mhz.
- Mạng GSM sử dụng 2 kiểu mã hoá âm thanh để nén tín hiệu âm thanh 3,1khz
đó là mã hoá 6 và 13kbps gọi là Full rate (13kbps) và haft rate (6kbps)
3.1.3 Cấu trúc của mạng GSM
3.1.3.1 Cấu trúc tổng quát



Hình 3.1 : cấu trúc của mạng GSM

Hệ thống GSM được chia thành nhiều hệ thống con như sau:
- Phân hệ chuyển mạch NSS (Network Switching Subsystem).

- Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem).
- Phân hệ bảo dưỡng và khai thác OSS (Operation Subsystem).
- Tr ạm di động MS (Mobile Station).




3.1.3.2 Các thành phần của công nghệ mạng GSM