Điều khiển và giám sát thiết bị từ xa bằng tin nhắn SMS

Mục lục
MỤC LỤC
CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VÀ CHỌN LINH KIỆN.....................................................5
2.1 Giới thiệu:...............................................................................................................5
2.2 Vi điều khiển PIC 16F887:.....................................................................................5
2.2.1 Giới thiệu:.........................................................................................................5
2.3 Cảm biến nhiệt độ - LM35:..................................................................................12
2.3.1 Hình dạng thực tế:..........................................................................................12
2.3.2 Đặc điểm:.......................................................................................................12
2.4 Cảm biến khí gas – MQ6:.....................................................................................13
2.4.1 Hình dạng thực tế:..........................................................................................13
2.4.2 Sơ đồ cấu tạo và cách mắc:............................................................................13
2.4.3 Các thông số kĩ thuật:....................................................................................14
2.5 Module Sim:.........................................................................................................14
2.5.1 Giới thiệu:.......................................................................................................14
2.5.2 Đặc điểm kĩ thuật:..........................................................................................15
2.6 LCD 16x2:............................................................................................................17
2.6.1 Tổng quát:......................................................................................................17
2.6.2 Chức năng các chân:......................................................................................18
2.7 IC Max232:...........................................................................................................19
2.7.1 Giới thiệu:.......................................................................................................19
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH...............................................................................24
3.1 Giới thiệu chương:................................................................................................24
3.4 Mạch công suất:....................................................................................................30
3.4.1 Nhiệm vụ:.......................................................................................................30
3.4.2 Sơ đồ mạch:....................................................................................................30
3.4.3 Nguyên lý:......................................................................................................31
3.4.4 Tính toán:.......................................................................................................31
3.5 Mạch LCD:...........................................................................................................32
3.7 Kết luận chương:..................................................................................................33
4.1 Giới thiệu chương:................................................................................................34

4.2 Vẽ Layout sử dụng phần mềm Orcad:.................................................................34
4.2.1 Khối mạch chính:...........................................................................................34


Mục lục
4.2.2 Khối Module Sim:..........................................................................................35
4.2.3 Khối công suất:..............................................................................................36
4.2.4 Khối hiển thị:..................................................................................................36
4.3 Lắp ráp mạch - kiểm tra hoạt động của mạch:.....................................................37
5.3 Lưu đồ thuật toán chương trình kiểm tra nhiệt độ:..........................................41
5.4 Lưu đồ thuật toán chương trình kiểm tra khí GAS:.........................................42
5.5 Lưu đồ thuật toán bật hệ thống giám sát khi đi vắng:......................................43
5.6 Kết luận chương:..................................................................................................43
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI.......................................................44
1.1. Datasheet PIC 16f887...........................................................................................58
1.2. Datasheet Module Sim 548C................................................................................58
1.3. Datasheet MOC3020............................................................................................58
1.4. Datasheet BT138..................................................................................................58
1.5. Datasheet MAX232..............................................................................................58
1.6. www.google.com.vn.............................................................................................58
1.7. www.diendanti.com.vn.........................................................................................58
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG
1.1 Giới thiệu:
Với yêu cầu của hệ thống, em đi vào xây dựng sơ đồ khối cho hệ thống gồm có 7
khối sẽ được trình bày cụ thể ở các mục sau.
1.2 Sơ đồ khối của hệ thống:

Hình 1.1. Sơ đồ khối hệ thống
1.2.1 Khối điều khiển :

Mục lục
Nhận dữ liệu đầu vào từ các cảm biến, phân tích và xử lý dữ liệu, hiển thị nhiệt
độ và cảnh báo có khí gas lên LCD, ra lệnh cho module sim gửi tin nhắn và gọi điện
cho người sử dụng nếu có sự cố xảy ra đồng thời kích hoạt hệ thống phòng ngừa.
1.2.2 Khối cảm biến :
Cảm biến nhiệt độ môi trường và nồng độ khí gas trong không khí đưa tới đầu
vào của vi điều khiển.
1.2.3 Khối hiển thị :
Hiển thị nhiệt độ môi trường, hiển thị cảnh báo khi có nhiệt độ cao và khi có
nồng độ khí ga trong không khí.
1.2.4 Module sim 548C:
Gửi tin nhắn và gọi điện tới người sử dụng hệ thống khi có sự cố xảy ra.
1.2.5 Khối công suất :
Hệ thống phòng ngừa tức thời khi xảy ra sự cố, được điều khiển on/off bởi vi
điều khiển.


Mục lục
1.2.6 Nguồn cung cấp :
Cung cấp nguồn cho hệ thống hoạt động, gồm có :
- Nguồn vi điều khiển.
- Nguồn cảm biến nhiệt độ.
- Nguồn cảm biến khí gas.
- Nguồn Module sim.
- Nguồn Max 232.
1.3 Kết luận chương
Dựa vào sơ đồ khối của hệ thống, em sẽ đi tìm hiểu chọn linh kiện, xây dựng
mạch để thực hiện nhiệm vụ của từng khối.

Danh mục các hình
CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VÀ CHỌN LINH KIỆN
2.1 Giới thiệu:
Qua tìm hiểu thực tế, với tiêu chí về độ chính xác, giá thành, tính thông dụng và
có sẵn của linh kiện, trên cơ sở lý thuyết đã được học em đã quyết định chọn các linh
kiện chính sử dụng trong mạch như sau:
- Vi điều khiển - PIC 16F887
- Cảm biến nhiệt độ - LM35.
- Cảm biến khí gas - MQ6.
- Module sim 548C
2.2 Vi điều khiển PIC 16F887:
2.2.1 Giới thiệu:
PIC16F887 là nhóm PIC trong họ PIC16XX của họ Vi điều khiển 8-bit, tiêu hao
năng lượng thấp, đáp ứng nhanh, chế tạo theo công nghệ CMOS, chống tĩnh điện tuyệt
đối
Tất cả các PIC16/17 đều có cấu trúc RISC. PIC16CXX các đặc tính nổi bậc, 8
mức ngăn xếp Stack, nhiều nguồn ngắt tích hợp bên trong lẫn ngoài. Có cấu trúc
Havard với các bus dữ liệu và bus thực thi chương trình riêng biệt nhau cho phép độ
dài 1 lệnh là 14-bit và bus dữ liệu 8-bit cách biệt nhau. Tất cả các lệnh đều mất 1 chu
kỳ lệnh ngoại trừ các lệnh rẽ nhánh chương trình mất 2 chu kỳ lệnh. Chỉ có 35 lệnh và
1 lượng lớn các thanh ghi cho phép đáp ứng cao trong ứng dụng.
Họ PIC16F8X có nhiều tính năng đặc biệt làm giảm thiểu các thiết bị ngoại vi, vì
vậy kinh tế cao, có hệ thống nổi bật đáng tin cậy và sự tiêu thụ năng lượng thấp. Ở đây
có 4 sự lựa chọn bộ dao dộng và chỉ có 1 chân kết nối bộ dao động RC nên có giải
pháp tiết kiệm cao. Chế độ SLEEP tiết kiệm nguồn và có thể được đánh thức bởi các
nguồn reset. Và còn nhiều phần khác đó được giới thiệu bên trên sẽ được nói rõ ở các
phần kế tiếp.
2.2.2 PIC 16F877:
PIC16F877A có 40/44 chân với sự phân chia cấu trúc như sau

 Có 5 port xuất/nhập
 Có 8 kênh chuyển đổi A/D 10-bit
 Có bộ nhớ gấp đôi so với PIC16F873A và PIC16F874A2.2.1Tóm tắt đặc
điểm của PIC16F887


Danh mục các hình
Tần số hoạt động

DC-20MHz

Reset và Delay
Bộ nhớ chương trình Flash (14-bit word) 8K

POR, BOR (PWRT, OST)
8K

Bộ nhớ dữ liệu (byte)

368

Bộ nhớ dữ liệu EEPROM (byte)

256

Các ngắt

15

Các Port xuất/nhập

Port A, B, C, D, E

Timer

3

Module Capture/Compare/PWM

2

Giao tiếp nối tiếp

MSSP, USART

Giao tiếp song song
Module A/D 10-bit

PSP
8 kênh ngõ vào

Bộ so sánh tương tự

2

Tập lệnh

35 lệnh

Số chân

40 chân PDIP

Sơ đồ chân, cấu trúc và chức năng PIC16F887 loại 40 chân PDIP :

Hình 2.1. PIC
 Chức năng các chân:
• Chân OSC1/CLKI (13) : ngõ vào dao động thạch anh hoặc xung clock bên ngoài.
- OSC1 : ngõ vào dao động thạch anh hoặc xung clock bên ngoài. Ngõ vào


Danh mục các hình
Schmit trigger khi được cấu tạo ở chế độ RC ; một cách khác của CMOS.
- CLKI : ngõ vào nguồn xung bên ngoài. Luôn được kết hợp với chức năng OSC1.
• Chân OSC2/CLKO (14) : ngõ vào dao động thạch anh hoặc xung clock
- OSC2 : Ngõ ra dao động thạch anh. Kết nối đến thạch anh hoặc bộ cộng hưởng.
- CLKO : ở chế độ RC, ngõ ra của OSC2, bằng tần số của OSC1 và chỉ ra tốc độ
của chu kỳ lệnh.
• Chân
•
•
•

•

•

/Vpp (1) :
: hoạt độn reset ở mức thấp .

- VPP: ngõ vào áp lập trình.
Chân RA0/AN0 (2) .
- RA0 : xuất/nhập số.
- AN0 : ngõ vào tương tự 0.
Chân RA1/NA1 (3) :
- RA1 : xuất/nhập số.
- AN1 : ngõ vào tương tự 1.
Chân RA2/NA2/VREF-/CVREF/C2IN+(4) :
- RA2 : xuất/nhập số
- AN2 : ngõ vào tương tự 2
- VREF -: ngõ vào điện áp chuẩn (thấp) của bộ A/D
- CVREF: điện áp tham chiếu VREFngõ ra bộ so sánh.
Chân RA3/NA3/VREF+ / C1IN+ (5) :
- RA3 : xuất/nhập số.
- AN3 : ngõ vào tương tự 3.
- VREF+ : ngõ vào điện áp chuẩn (cao) của bộ A/D.
Chân RA4/TOCKI/C1OUT (6) :
- RA4 : xuất/nhập số - mở khi được cấu tạo như ngõ ra.
- TOCKI : ngõ vào xung clock bên ngoài cho Timer 0.
- C1 OUT : Ngõ ra bộ so sánh 1.

• Chân RA5/AN4/

/C2OUT (7) : RA5 : xuất/nhập số.

- AN4 : ngõ vào tương tự 4.
•
•
•
•

•
•

: ngõ vào chọn lựa SPI phụ.

- C2 OUT : ngõ ra bộ so sánh 2.
RB0/AN12/INT (33) :
- RB0 : xuất/nhập số
- INT : ngắt ngoài
RB1/AN10/C12IN3-/(34) :
- RB1 : xuất/nhập số
RB2/AN8 (35) :
- RB2 : xuất/nhập số
RB3/AN9/PGM / C12IN2-:
- RB3 : xuất/nhập số.
RB4 (37), RB5 (38) : xuất/nhập số
RB6/ICSPCLK (39) :


Danh mục các hình

•
•

•

•
•

•

•
•

•

•
•
•
•

- RB6 : xuất/nhập số.
RB7/ICSPDAT (40) :
- RB7 : xuất/nhập số.
Chân RC0/T1 OCO/T1CKI (15) :
- RC0 : xuất/nhập số.
- T1 OCO : ngõ vào bộ dao động Timer 1.
- T1 CKI : ngõ vào xung clock bên ngoài Timer 1.
Chân RC1/T1 OSI/CCP2 (16) :
- RC1 : xuất/nhập số
- T1 OSI : ngõ vào bộ dao động Timer 1
- CCP2 : ngõ vào Capture 2, ngõ ra compare 2, ngõ ra PWM2
Chân RC2/P1A/CCP1 (17) :
- RC2 : xuất/nhập số.
- CCP1 : ngõ vào Capture 1, ngõ ra compare 1, ngõ ra PWM1
Chân RC3/SCK/SCL (18):
- RC3 : xuất/nhập số.
- SCK : ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ/ngõ ra của chế độ SPI.
- SCL : ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ/ ngõ ra của chế độ I2C
Chân RC4/SDI/SDA (23) :

- RC4 : xuất/nhập số.
- SDI : dữ liệu vào SPI.
- SDA : xuất/nhập dữ liệu vào I2C.
Chân RC5/SDO (24) :
- RC5 : xuất/nhập số.
- SDO : dữ liệu ra SPI.
Chân RC6/TX/CK (25) :
- RC6 : xuất/nhập số.
- TX : truyền bất đồng bộ USART.
- CK : xung đồng bộ USART.
Chân RC7/RX/DT (26) :
- RC7 : xuất/nhập số.
- RX : nhận bất đồng USART.
- DT : dữ liệu đồng bộ USART.
Các chân RD0 (19) ,RD1 (20), RD2 (21), RD3 (22): xuất/nhập số.
Các Chân RD4,RD5/P1B (28), RD6/P1C (29),RD7/P1D (30)
Chân RE1/AN6 (9) :
- RE1 : xuất/nhập số.
- AN6 : ngõ vào tương tự 6.
Chân RE2/AN7 (10) :
- RE2 : xuất/nhập số.
- AN7 : ngõ vào tương tự 7


Danh mục các hình
 Sơ đồ cấu trúc bên trong của PIC 16F887 :

Hình 2.2. Trúc bên trong của PIC 16F887

Danh mục các hình
 Các cổng xuất nhập của PIC16F887:
Cổng xuất nhập (I/O port) chính là phương tiện mà vi điều khiển dùng để tương
tác với thế giới bên ngoài. Bên cạnh đó, do vi điều khiển được tích hợp sẵn bên trong
các đặc tính giao tiếp ngoại vi nên bên cạnh chức năng là cổng xuất nhập thông
thường, một số chân xuất nhập còn có thêm các chức năng khác để thể hiện sự tác
động của các đặc tính ngoại vi nêu trên đối với thế giới bên ngoài.
Vi điều khiển PIC16F887 có 5 cổng xuất nhập, bao gồm PORTA, PORTB,
PORTC, PORTD và PORTE.
 PORT A:
PORTA (RPA) bao gồm 6 I/O pin. Đây là các chân “hai chiều” (bidirectional
pin), nghĩa là có thể xuất và nhập được. Chức năng I/O này được điều khiển bởi thanh
ghi TRISA (địa chỉ 85h). Muốn xác lập chức năng của một chân trong PORTA là
input, ta “set” bit điều khiển tương ứng với chân đó trong thanh ghi TRISA và ngược
lại, muốn xác lập chức năng của một chân trong PORTA là output, ta “clear” bit điều
khiển tương ứng với chân đó trong thanh ghi TRISA. Thao tác này hoàn toàn tương tự
đối với các PORT và các thanh ghi điều khiển tương ứng TRIS (đối với PORTA là
TRISA, đối với PORTB là TRISB, đối với PORTC là TRISC, đối với PORTD là
TRISD vàđối với PORTE là TRISE). Bên cạnh đó PORTA còn là ngõ ra của bộ ADC,
bộ so sánh, ngõ vào analog ngõ vào xung clock của Timer0 và ngõ vào của bộ giao
tiếp MSSP (Master Synchronous Serial Port).
Các thanh ghi SFR liên quan đến PORTA bao gồm:
•
•
•
•
•

PORTA (địa chỉ 05h) : chứa giá trị các pin trong PORTA.
TRISA (địa chỉ 85h) : điều khiển xuất nhập.

CMCON (địa chỉ 9Ch) : thanh ghi điều khiển bộ so sánh.
CVRCON (địa chỉ 9Dh) : thanh ghi điều khiển bộ so sánh điện áp.
ADCON1 (địa chỉ 9Fh) : thanh ghi điều khiển bộ ADC.

 PORT B:
PORTB (RPB) gồm 8 pin I/O. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là
TRISB. Bên cạnh đó một số chân của PORTB còn được sử dụng trong quá trình nạp
chương trình cho vi điều khiển với các chế độ nạp khác nhau. PORTB còn liên quan
đến ngắt ngoại vi và bộ Timer0. PORTB còn được tích hợp chức năng điện trở kéo lên
được điều khiển bởi chương trình. Các thanh ghi SFR liên quan đến PORTB bao gồm:
• PORTB (địa chỉ 06h,106h) : chứa giá trị các pin trong PORTB


Danh mục các hình
• OPTION_REG (địa chỉ 81h,181h) : điều khiển ngắt ngoại vi và bộ Timer0.
 PORT C:
PORTC (RPC) gồm 8 pin I/O. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là
TRISC. Bên cạnh đó PORTC còn chứa các chân chức năng của bộ so sánh, bộ Timer1,
bộ PWM và các chuẩn giao tiếp nối tiếp I2C, SPI, SSP, USART.
Các thanh ghi điều khiển liên quan đến PORTC:
• PORTC (địa chỉ 07h) : chứa giá trị các pin trong PORTC
• TRISC (địa chỉ 87h) : điều khiển xuất nhập.
 PORT D:
PORTD (RPD) gồm 8 chân I/O, thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là
TRISD. PORTD còn là cổng xuất dữ liệu của chuẩn giao tiếp PSP (Parallel Slave
Port).
Các thanh ghi liên quan đến PORTD bao gồm:
• Thanh ghi PORTD : chứa giá trị các pin trong PORTD.
• Thanh ghi TRISD : điều khiển xuất nhập.
 PORT E:

PORTE (RPE) gồm 3 chân I/O. Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là
TRISE. Các chân của PORTE có ngõ vào analog. Bên cạnh đó PORTE còn là các
chân điều khiển của chuẩn giao tiếp PSP.
Các thanh ghi liên quan đến PORTE bao gồm:
• PORTE : chứa giá trị các chân trong PORTE.
• TRISE : điều khiển xuất nhập và xác lập các thông số cho chuẩn giao tiếp PSP.
• ADCON1 : thanh ghi điều khiển khối ADC.
 ADC :
ADC (Analog to Digital Converter) là bộ chuyển đổi tín hiệu giữa hai
dạng tương tự và số. PIC16F887 có 8 ngõ vào analog (RA4:RA0 và RE2:RE0). Hiệu
điện thế chuẩn VREF có thể được lựa chọn là VDD, VSS hay hiệu điện thể chuẩn
được xác lập trên hai chân RA2 và RA3. Kết quả chuyển đổi từ tín tiệu tương tự sang
tín hiệu số là 10 bit số tương ứng và được lưu trong hai thanh ghi ADRESH:ADRESL.
Các thanh ghi liên quan đến bộ chuyển đổi ADC bao gồm:
• INTCON (địa chỉ 0Bh, 8Bh, 10Bh, 18Bh): cho phép các ngắt (các bit GIE,
PEIE).
• PIR1 (địa chỉ 0Ch): chứa cờ ngắt AD (bit ADIF).


Danh mục các hình
• PIE1 (địa chỉ 8Ch): chứa bit điều khiển AD (ADIE).
• ADRESH (địa chỉ 1Eh) và ADRESL (địa chỉ 9Eh): các thanh ghi chứa kết quả
chuyển đổi AD.
• ADCON0 (địa chỉ 1Fh) và ADCON1 (địa chỉ 9Fh): xác lập các thông số cho bộ
chuyển đổi AD.
• PORTA (địa chỉ 05h) và TRISA (địa chỉ 85h): liên quan đến các ngõ vào analog
ở PORTA.
• PORTE (địa chỉ 09h) và TRISE (địa chỉ 89h): liên quan đến các ngõ vào analog
ở PORTE.
2.3 Cảm biến nhiệt độ - LM35:

2.3.1 Hình dạng thực tế:

Hình 2.3. Cảm biến nhiệt LM35
Cảm biến LM35 là cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao mà điện áp đẩu
ra của nó tỉ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang nhiệt độ Celcius.
2.3.2 Đặc điểm:
•
•
•
•
•

Điện áp đầu vào từ 4v-30v.
Độ phân giải điện áp đầu ra là 10mV/1oC
Khoảng nhiệt độ hoạt động từ -55oC đến 150oC
Trở kháng đầu ra thấp : 0.1Ω cho 1mA tải
Độ chính xác cao : ở 25oC là 0.5oC
Một số mức điện áp ra tương ứng với nhiệt độ:
 Nhiệt độ -55oC điện áp đầu ra là -550mV
 Nhiệt độ 25oC điện áp đầu ra là 250mV
 Nhiệt độ 150oC điện áp đầu ra là 1500mV


Danh mục các hình
2.4 Cảm biến khí gas – MQ6:
2.4.1 Hình dạng thực tế:

Hình 2.4 Cảm biến khí Gas MQ6
MQ6 là cảm ứng khí gas sử dụng SnO2 ,dựa vào sự thay đổi khả năng dẫn điện
của SnO2 khi nồng độ khí gas và các chất khí dễ cháy khác thay đổi. Khi nồng độ

càng tăng thì độ dẫn điện sẽ càng tăng, điện trở của cảm biến giảm.
2.4.2 Sơ đồ cấu tạo và cách mắc:

Hình 2.5. Sơ đồ cấu tạo và cách mắc MQ6
Điện áp lấy ra trên chân A (hoặc B) của cảm biến giống như điện áp lấy ra ở cầu
phân áp. Điện trở Rs của cảm biến thay đổi làm cho giá trị điện áp trên đầu ra này thay
đổi, tùy thuộc vào nồng độ khí gas trong không khí ở nơi đặt cảm biến mà ta có các
giá trị Vout khác nhau.
Điện trở RLđược chọn nằm trong khoảng từ 10K đến 20K.


Danh mục các hình
2.4.3 Các thông số kĩ thuật:
Biểu đồ chỉ sự phụ thuộc của Rs vào nồng độ khí gas và nhiệt độ môi trường :

Hình 2.6. Sự phụ

thuộc của Rs vào

nồng độ khí gas

Hình 2.7. Sự phụ thuộc của Rs vào nhiệt độ môi trường
R0: điện trở cảm biến ở 20ºC, 1000ppm, 65%RH
Tầm đo nồng độ gas: 300ppm – 10000ppm (ppm: part per milion)
RH= 33 Ω ± 5% giá trị đo được là RH = 30 Ω
PH ≤ 900mW
RS=RAB= 10KΩ - 60KΩ (1000ppm LPG )
Rs(in air)/Rs(1000ppm C3H8 )≥5
Theo mạch, đo được RS=15 KΩ (in air)
Theo đồ thị ta thấy: điện trở của cảm biến trong không khí ở điều kiện bình

thường gấp 10 lần ở 1000ppm suy ra điện trở ở RS ở 1000ppm khoảng 1,5KΩ .
Ở 2000ppm
Rs = 0.7x1,5 = 1,05 KΩ
2.5 Module Sim:
2.5.1 Giới thiệu:
Đây là dạng module combo tích hợp chức năng GSM/GPRS và GPS của hãng
sản xuất SIMCOM.


Danh mục các hình

Hình 2.8. Hình dạng thực tế module Sim 548C
Module Sim548C hỗ trợ hoạt động trên 4 băng tần, đồng thời tích hợp công nghệ
GPS cho điều hướng vệ tinh. Phiên bản thiết kế mới của module Sim 548C cho phép
dễ dàng ứng dụng trong các giải pháp tích hợp, giúp ta có thể tiết kiệm về thời gian và
kinh phí cho việc mở rộng các module phần cứng sau này.
Điểm đặc trưng cho giao tiếp chuẩn công nghiệp và chức năng GPS, là sự kết
hợp giữa 2 công nghệ cho phép hàng hóa, phương tiện và con người, sẽ được theo dõi
liên tục tại bất kì thời gian và địa điểm nào.
• Đặc tính vật lý:
+ Kích thước tổng thể: 55*33*8.2 mm
+ Trọng lượng: xấp xỉ 16.5g
+ Nhiệt độ hoạt động bình thường: từ -30oC đến +80oC.

Hình 2.9. Sơ đồ khối chức năng module SIM 548C
2.5.2 Đặc điểm kĩ thuật:
• Các đặc điểm kĩ thuật về GSM/GPRS


Danh mục các hình

- Tính năng chung:
+ Hoạt động trên 4 băng tần 850/900/1800/1900 MHz
+ Tốc độ tối đa dữ liệu GPRS ở lớp 10
+ Trạm mobile GPRS lớp B
+ Điều khiển qua tập lệnh AT
+ Dãy điện áp hoạt động từ 3.4- 4.5V
+ Công suất tiêu thụ thấp
- Chức năng cho SMS thông qua mạng GSM/GPRS
+ Kết nối điểm nối điểm giữa MO và MT
+ Chức năng nhận tin nhắn quảng bá
+ Hỗ trợ chế độ TEXT hoặc PDU
- Chức năng audio
+ Hỗ trợ tricodec
+ Hỗ trợ chế độ rãnh tay
+ Loại bỏ tiếng dội


Danh mục các hình
- Chức năng cho truyền tải dữ liệu GPRS
+ GPRS lớp 8/10: tốc độ download cực đại 85.6kbps
+ Hỗ trợ PBCCH
+ Lược đồ mã hóa CS 1,2,3,4.
+ Tích hợp ngăn TCP/IP
- Đặc điểm giao tiếp
+ Chuẩn giao tiếp 60 chân dạng DIP
+ Giao tiếp SIM ngoài có điện áp 3V hoặc 1.8V
+ Hỗ trợ 2 kênh audio analog
+ Điều khiển nối tiếp qua tập lệnh AT
+ Hỗ trợ sẵn pad hàn đế sim ngay trên thân module
+ Hỗ trợ giao tiếp LCD và RTC

+ Tích hợp sẵn 2 cổng giao tiếp nối tiếp cho các phần GSM/GPRS và GPS
• Các đặc điểm kĩ thuật của GPS
+ 20 kênh thu, dãy tần số hoạt động L1 1575.42 MHZ, mã hóa C/A, tốc độ chip
1,023MHZ
+ Tốc độ thu hỗ trợ các chế độ khởi động nóng, khởi động nguội và lạnh.
+ Hỗ trợ AGPS
+ Điện áp hoạt động 3,3V DC +/- 5%
+ Công suất tiêu thụ thấp cỡ 200mW tại mức áp 3.3V
+ Hỗ trợ các giao thức:
o NMEA 0183
o SiRF binary
o RTCM SC-104
+ Bộ nhớ: 4MB Flash và 1MB SRAM.
2.6 LCD 16x2:
2.6.1 Tổng quát:
Ngày nay, thiết bị hiển thị LCD (Liquid Crystal Display) được sử dụng trong rất
nhiều các ứng dụng của VĐK. LCD có rất nhiều ưu điểm so với các dạng hiển thị
khác: Nó có khả năng hiển thị kí tự đa dạng, trực quan (chữ, số và kí tự đồ họa), dễ
dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tốn rất ít tài
nguyên hệ thống và giá thành rẻ …
Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất đã tích hợp chíp điều khiển (HD44780) bên
trong lớp vỏ và chỉ đưa các chân giao tiếp cần thiết. Các chân này được đánh số thứ tự
và đặt tên như hình vẽ


Danh mục các hình
U 2

LC D 16*2

0
1
2
3
4
5
6
7

1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
1
1
1
1
1
1

0
1
2
3

4
5
6

V
V
V
R
R
E
D
D
D
D
D
D
D
D
A
K

s s
dd
0
S
/W

LCD

Hình 2.10 Sơ đồ chân LCD 16x2

2.6.2 Chức năng các chân:
Chân

Ký hiệu

1

Vss

2

VDD

3

VEE

Mô tả
Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với GND
của mạch điều khiển
Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với
VCC=5V của mạch điều khiển
Điều chỉnh độ tương phản của LCD.
Chân chọn thanh ghi (Register select). Nối chân RS với logic “0”
(GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi.
+ Logic “0”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của LCD (ở

4

RS

chế độ “ghi” - write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ của LCD (ở chế độ
“đọc” - read)
+ Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên
trong LCD.
Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write). Nối chân R/W với logic “0”

5

R/W

để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với logic “1” để LCD ở chế
độ đọc.
Chân cho phép (Enable). Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus DB0DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phép của chân
E.
+ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào(chấp nhận)

6

E

thanh ghi bên trong nó khi phát hiện một xung (high-to-low
transition) của tín hiệu chân E.
+ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7 khi phát hiện
cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và được LCD giữ ở bus

7 - 14

đến khi nào chân E xuống mức thấp.
DB0 - Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU. Có 2

DB7

chế độ sử dụng 8 đường bus này :
+ Chế độ 8 bit : Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit MSB là


Danh mục các hình
Chân

Ký hiệu

Mô tả
bit DB7.
+ Chế độ 4 bit : Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới DB7,

bit MSB là DB7
15
Nguồn dương cho đèn nền
16
GND cho đèn nền
Ghi chú : Ở chế độ “đọc”, nghĩa là VĐK sẽ đọc thông tin từ LCD thông qua các
chân DBx.
Còn khi ở chế độ “ghi”, nghĩa là VĐK xuất thông tin điều khiển cho LCD thông
qua các chân DBx.
2.7 IC Max232:
2.7.1 Giới thiệu:
MAX 232 là 1 mạch tích hợp chuyển đổi tín hiệu từ Port nối tiếp chuẩn RS 232
sang tín hiệu thích hợp để sử dụng trong các mạch số logic chuẩn tương thích TTL.
RS232 Line Type & Logic Level

RS232 Voltage

TTL

Voltage

MAX232
Data Transmission (Rx/Tx) Logic +3 V to +15 V

0V

0
Data Transmission (Rx/Tx) Logic -3 V to - 15 V

5V

1
Control

Signals -3 V to - 15 V

5V

Signals +3 V to +15 V

0V

(RTS/CTS/DTR/DSR)
Logic 0
Control

(RTS/CTS/DTR/DSR)
Logic 1
2.7.2 Sơ đồ chân

to/from


Danh mục các hình

Hình 2.11. Sơ đồ chân MAX232
2.7.3 Mạch cơ bản:

Hình 2.12. Sơ đồ mạch MAX232
2.7.4 Các ứng dụng của MAX232:
• Modem công suất thấp
• Hệ thống ắc qui- năng lượng RS 232
• Mạng đa điểm RS 232
2.7.5 Các thông số kĩ thuật của MAX232:
• Nguồn cung cấp: +5V.


Danh mục các hình
• Đặc trưng: tốc độ chuyển đổi cao hơn, đỉnh nhỏ.
• Giá trị thông thường của tụ là: 1µF.
• Data rate : 200kbps
2.8 Cổng COM DB9:
 DB9 có 9 chân.

 Ký hiệu chân :
Hình 2.13. Sơ đồ chân cổng COM DB9

 Chức năng của các chân như sau :
• Chân 1 : Data Carrier Detect (DCD) : Phát tín hiệu mang dữ liệu.
• Chân 2: Receive Data (RxD) : Nhận dữ liệu.
• Chân 3 : Transmit Data (TxD) : Truyền dữ liệu.
• Chân 4 : Data Termial Ready (DTR) : Đầu cuối dữ liệu sẵn sàng được kích hoạt
bởi bộ phận khi muốn truyền dữ liệu.
• Chân 5 : Singal Ground ( SG) : Mass của tín hiệu.
• Chân 6 : Data Set Ready (DSR) : Dữ liệu sẵn sàng, được kích hoạt bởi bộ truyền
khi nó sẵn sàng nhận dữ liệu.
• Chân 7 : Request to Send : yêu cầu gửi,bô truyền đặt đường này lên mức hoạt
động khi sẵn sàng truyền dữ liệu.
• Chân 8 : Clear To Send (CTS) : Xóa để gửi ,bô nhận đặt đường này lên mức kích
hoạt động để thông báo cho bộ truyền là nó sẵn sàng nhận tín hiệu.
• Chân 9 : Ring Indicate (RI) : Báo chuông cho biết là bộ nhận đang nhận tín hiệu
rung chuông.


Danh mục các hình
2.9 Triac:

Hình 2.14. Sơ đồ chân BT138
Thường được coi như một SCR lưỡng hướng vì có thể dẫn điện theo hai chiều.
Các thông số kỹ thuật của BT138:
• IGT:( dòng cổng kích khởi) cở 10mA đến 100mA
• Dòng đóng ILứng với VD = 12 V; IGT = 0.1 A khoảng từ 10mA- 60mA
• Dòng đi qua Triac cực đại là 12A
• Điện áp cực đại chịu đựng là : 600Vac
2.1 0 MOC3020:

Hình 2.15. Sơ đồ chân MOC3020

Các thông số kỹ thuật của MOC3020:
• Ngõ ra dùng điều khiển 220Vac
• Dòng kích khởi ứng với Vout =3V: từ 15mA đến 30mA
• Dòng giữ: IH là 100µA
2.11 Kết luận chương:


Danh mục các hình
Nội dung chương 2 đã trình bày chi tiết về cấu tạo và đặc tính của các linh kiện
mà em đã lựa chọn trong thiết kế. Đây là những linh kiện khá phổ biến trên thị trường
nên có thể dễ dàng mua được.


Phụ lục
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH
3.1 Giới thiệu chương:
Ở chương này em sẽ đi thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch cho từng khối chức năng.
Dựa theo sơ đồ khối của mạch, cần phải thiết kế sơ đồ các mạch sau:
- Mạch chính
- Mạch Module Sim 548C
- Mạch công suất
- Mạch hiển thị LCD
- Mạch nguồn
3.2 Mạch Chính:
3.2.1 Thành phần: gồm có
•
•
•
•

VĐK PIC 16F887
Cảm biến khí Gas
Cảm biến nhiệt độ
Giao tiếp RS232 để kiểm tra mạch

3.2.2 Nhiệm vụ:
VĐK nhận tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ LM35 và cảm biến khí gas MQ6, phân
tích và xử lý. Nếu phát hiện có nhiệt độ trên 40 oC thì cảnh báo “Nhiệt độ cao” và
truyền dữ liệu thông qua giao thức UART tới ra lệnh cho Module Sim gửi tin nhắn và
gọi điện tới người sử dụng. Nếu phát hiện có rò rỉ khí gas thì hiển thị cảnh báo lên
LCD “có gas” và truyền dữ liệu thông qua giao thức UART tới ra lệnh cho Module
Sim gửi tin nhắn và gọi điện tới người sử dụng. Đồng thời sẽ kích hoạt hệ thống phòng
ngừa tức thời để hạn chế và ngăn chặn cháy nổ xảy ra.


Phụ lục
3.2.3 Sơ đồ mạch:

Hình 3.1. Sơ đồ mạch chính
3.3 Mạch Module Sim 548C:
3.3.1 Nhiệm vụ:
Gửi tin nhắn báo tình trạng khẩn cấp tới người sử dụng qua mạng GSM khi có
sự cố cháy hay rò rỉ khí gas xảy ra dưới sự điều khiển của VĐK PIC 16F887, được nối
với VĐK thông qua giao thức UART.