Hệ thống cảnh báo trộm qua SMS

MỤC LỤC

MỤC LỤC
CÁC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................................................... 3
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 4
Chƣơng 1:

GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI ................................................................... 6

1.1

Giới thiệu chƣơng ............................................................................................ 6

1.2

Đặt vấn đề ........................................................................................................ 6

1.3

Mục tiêu đề tài ................................................................................................. 7

1.4

Phƣơng pháp luận ............................................................................................ 7

1.5

Kết luận chƣơng .............................................................................................. 8

Chƣơng 2:

LÝ THUYẾT TỔNG QUAN ............................................................. 9

2.1

Giới thiệu chƣơng ............................................................................................ 9

2.2

Tổng quan về GSM.......................................................................................... 9

2.3

Tổng quan về SMS ........................................................................................ 10

2.4

Tập lệnh AT ................................................................................................... 10

2.5

Kết luận chƣơng ............................................................................................ 11

Chƣơng 3:

GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG ............................................. 12

3.1

Giới thiệu chƣơng .......................................................................................... 12

3.2

Module sim 908 ............................................................................................. 12

3.3

Vi điều khiển PIC 16F887 ............................................................................. 15

3.4

LCD 20x4 ...................................................................................................... 17

3.5

Module thu phát RF ....................................................................................... 21

3.6

Cảm biến PIR................................................................................................. 23

3.7

Relay .............................................................................................................. 25

3.8

Kết luận chƣơng ............................................................................................ 25

Chƣơng 4:
4.1

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG .............................................................. 26

Giới thiệu chƣơng .......................................................................................... 26
Trang 1


MỤC LỤC
4.2

Sơ đồ khối tổng quát ...................................................................................... 27

4.3

Khối nguồn cung cấp ..................................................................................... 28

4.4

Khối xử lí trung tâm ...................................................................................... 39

4.5

Khối cảm biến không dây .............................................................................. 49

4.6

Kết luận chƣơng ............................................................................................ 50

Chƣơng 5:

LƢU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ CHƢƠNG TRÌNH .......................... 51

5.1

Giới thiệu chƣơng .......................................................................................... 51

5.2

Chƣơng trình chính ........................................................................................ 52

5.3

Lƣu đồ thuật toán nhập phím......................................................................... 53

5.4

Lƣu đồ thuật toán thêm số điện thoại ............................................................ 54

5.5

Lƣu đồ thuật toán xóa số đt ........................................................................... 55

5.6

Lƣu đồ thuật toán thay đổi số điện thoại ....................................................... 56

5.7

Kết luận chƣơng ............................................................................................ 56

Chƣơng 6:

KẾT QUẢ ......................................................................................... 57

6.1

Giới thiệu chƣơng .......................................................................................... 57

6.2

Kết quả ........................................................................................................... 57

6.3

Kết luận chƣơng ............................................................................................ 60

Chƣơng 7:

KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ........................................ 61

7.1

Giới thiệu chƣơng .......................................................................................... 61

7.2

Đánh giá hoạt động của hệ thống .................................................................. 61

7.3

Hƣớng phát triển đề tài .................................................................................. 62

7.4

Kết luận chƣơng ............................................................................................ 62

Phụ lục: ....................................................................................................................... 63

Trang 2


LỜI MỞ ĐẦU

CÁC TỪ VIẾT TẮT
AT

Attention

ASCII

American Standard Code for Information Interchange

BSC

Base Station Controller

BTS

Base Transistor Station

CDMA

Code Division Multiple Access

CMOS

Complementary metal–oxide–semiconductor

EEPROM

Electrically Erasable Programmable Read Only Memory

FAX

Facsimile

GPRS

General Packet Radio Service

GSM

Global System for Mobile Communication

GPS

Global Positioning System

IC

Integrated Circuit

ITU

Telecommunication Standardization Sector

LCD

Liquid Crystal Display

MS

Mobile Station

MSC

Mobile Switching Center

NRZ

Non Return to Zero

PIC

Peripheral Interface Controller

PIR

Passive Infrared Sensor

RAM

Random Access Memory

ROM

Read Only Memory

RISC

Reduced Instructions Set Computer

RF

Radio frequency

SIM

Subscriber Identity Module

SMS

Short Message Service

SRAM

Static Random Access Memory

USART

Universal Serial Asynchronous Receiver Transmitter
Trang 3


LỜI MỞ ĐẦU

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, với những tiến bộ vƣợt bậc của ngành khoa học kĩ thuật, cuộc sống
của con ngƣời ngày càng hiện đại hóa. Nhƣng bên cạnh đó là việc gia tăng của các tệ
nạn xã hội trong đó có nạn trộm cắp tài sản.Yêu cầu đặt ra là cần phải có 1 hệ thống
giúp con ngƣời có thể bảo vệ và phát hiên sớm những hành vi trộm cắp tại ngôi nhà
của họ cho dù họ đang ở đâu và làm gì. Xuất phát từ nhu cầu thực tế nhƣ vậy và những
điều kiện thuận lợi của việc khoa học kỹ thuật phát triển, sau quá trình tìm hiểu nhóm
chúng tôi quyết định thiết kế và thi công “hệ thống cảnh báo trộm qua SMS” với những
chức năng chính nhƣ sau:
+ Khi có ngƣời lạ đột nhập vào ngôi nhà và đi vào vùng quét của cảm biến hồng
ngoại thì hệ thống sẽ bật đèn, báo chuông và đồng thời gửi tin nhắn cảnh báo tới cho
các thuê bao đã đƣợc thiết lập trong hệ thống.
+ Hệ thống sử dụng cảm biến hồng ngoại và đƣợc truyền có dây và truyền
không dây qua sóng RF.
+ Hệ thống có thể thiết lập tối đa 3 số thuê bao nhận tin nhắn cảnh báo, mọi thao
tác thực hiện bằng bàn phím, hiển thị trên LCD và hoàn toàn đƣợc bảo mật bằng mật
khẩu.
+ Ngoài ra phƣơng án dự phòng trong trƣờng hợp bị mất điện hoặc bị kẻ gian
cắt điện cũng đƣợc tính tới bằng việc tự động chuyển qua dùng acquy.
Nhằm mục đích làm rõ các nội dung liên quan đến đề tài nhƣ mục tiêu của đề tài,
phạm vi đề tài, hƣớng phát triển, và những phần lý thuyết liên quan đến đề tài, cùng
với sơ đồ nguyên lí và sơ đồ khối của thiết kế cũng nhƣ quá trình thi công, đồ án của
nhóm chúng tôi trình bày bao gồm 7 chƣơng nhƣ sau:
Chƣơng 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI.

Chƣơng 2: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN.
Chƣơng 3: GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG.
Chƣơng 4: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG.
Chƣơng 5: LƢU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ CHƢƠNG TRÌNH.
Chƣơng 6: KẾT QUẢ.
Chƣơng 7: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN
Trang 4


LỜI MỞ ĐẦU
Để thực hiện đề tài nhóm tác giả đã tiến hành tìm hiểu các đề tài đã đƣợc thực
hiện trƣớc đó, nắm bắt những mặt ƣu điểm cũng nhƣ những hạn chế còn tồn tại trong
các đề tài này, thảo luận và thống nhất phƣơng án thiết kế cuối cùng. Tiếp theo đó,
nhóm chúng tôi đã nghiên cứu những nội dung lý thuyết liên quan, thiết kế phần cứng
của hệ thống, xây dựng lƣu đồ thuật toán, viết chƣơng trình phần mềm của toàn bộ hệ
thống. Bƣớc cuối cùng, nhóm tác giả cho vận hành toàn bộ hệ thống, kiểm tra kết quả
thực nghiệm, đối chiếu so sánh với yêu cầu đặt ra ban đầu và với các đề tài đã thực
hiện trƣớc đó, đánh giá hoạt động của hệ thống dựa trên kết quả thực nghiệm thu đƣợc.
Nhờ sự hƣớng dẫn tận tình của thầy Võ Tuấn Minh, cũng nhƣ sự nỗ lực khắc
phục khó khăn phát sinh trong suốt quá trình thực hiện đồ án, nhóm chúng tôi đã hoàn
thành mục tiêu xây dựng thành công “ hệ thống cảnh báo trộm qua SMS”.

Trang 5


GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI

Chƣơng 1:
1.1

GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI

Giới thiệu chƣơng
Hệ thống cảnh báo trộm qua SMS đƣợc hình thành xuất phát từ nhu cầu thực tế

giúp ngƣời dùng bảo vệ ngôi nhà dù họ đang ở bất cứ nơi đâu vào bất kì thời điểm nào.
Để thiết kế và thi công thành công hệ thống cần phải trải qua nhiểu giai đoạn từ việc
hình thành ý tƣởng, tìm hiểu lý thuyết liên quan đến việc lựa chọn linh kiện, tiến hành
thiết kế, thi công, kiểm tra mạch. Phần đầu của chƣơng này sẽ trình bày ý tƣởng hình
thành nên đề tài. Những ý tƣởng này sẽ làm nền tảng để thiết lập mục tiêu mà đề tài
cần đạt đƣợc. Tiếp theo đó, nội dung chƣơng sẽ lần lƣợt đề cập đến phạm vi của đề tài
và phƣơng pháp nghiên cứu. Cuối cùng là phần kết luận chƣơng.

1.2

Đặt vấn đề
Trƣờng hợp đặt ra là những khi chủ nhà đi vắng và không có ai trông coi căn nhà

nếu trƣờng hợp có trộm đột nhập vào căn nhà thì chủ nhà không thể biết đƣợc. Vì thế
nhu cầu cần phải có một thiết bị có thể thông báo cho chủ nhà khi có trộm đột nhập.
Giải pháp này giúp ngƣời dùng quản lý ngôi nhà của mình dễ dàng hơn dù họ đang ở
bất cứ nơi đâu nhằm phòng ngừa trƣờng hợp ngôi nhà bị xâm nhập bất hợp pháp.
Đây là cơ sở để hình thành nên ý tƣởng ban đầu của hệ thống cảnh báo trộm
thông minh.
Cùng với đó, sự phát triển không ngừng của hệ thống viễn thông Việt Nam
trong suốt hơn 20 năm để nỗ lực mang đến cho ngƣời dùng các dịch vụ viễn thông tốt
nhất với chi phí thấp, số lƣợng các thuê bao điện thoại tăng lên nhanh chóng. Chiếc
điện thoại trở thành vật dụng không thể thiếu trong đời sống hằng ngày của nhiều
ngƣời. Nhờ hệ thống mạng viễn thông đƣợc phủ sóng toàn quốc, ngƣời dùng điện
thoại có thể liên lạc đƣợc với nhau dù họ ở bất cứ nơi đâu [1]. Từ thuận lợi nêu trên đã

nảy sinh ý tƣởng kết hợp chức năng ngay trên chiếc điện thoại di động.

Trang 6


GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI
Hệ thống giám sát qua mạng GSM khi hoàn thành sẽ giúp đƣa ra các cảnh báo
bằng tin nhắn đến số điện thoại ngƣời dùng khi có trộm đột nhập vào căn nhà.

1.3

Mục tiêu đề tài
Từ ý tƣởng ban đầu, dựa vào những kiến thức đã đƣợc học, nhóm bắt đầu tiến

hành tìm hiểu những lý thuyết liên quan và sau đó bắt tay vào thiết kế và thi công mạch
thực tế. Mục tiêu của đề tài là xây dựng một hệ thống hoàn chỉnh thực hiện chức năng
báo trộm nhƣ phần trình bày ở trên, hệ thống hoạt động ổn định, dễ sử dụng, có thể
đƣợc triển khai rộng rãi, kể cả vùng núi chỉ cần nơi có phủ sóng di động.
- Ngƣời dùng có thể thiết lập tối đa 3 số điện thoại để khi có ngƣời lạ đột nhập
thì hệ thống sẽ gửi tin nhắn cảnh báo tới các số đã đƣợc thiết lập này. Ngoài ra phƣơng
án dự phòng trong trƣờng hợp bị mất điện hoặc bị kẻ gian cắt điện cũng đƣợc tính tới
bằng việc tự động chuyển qua dùng acquy.
- Tính ổn định: Đây là một yêu cầu bắt buộc, trong điều kiện nhiệt độ từ 100C ÷
800C, độ ẩm môi trƣờng trong giới hạn cho phép, hệ thống khi hoàn thành phải hoạt
động đúng 100% các chức năng đã đặt ra. Độ ổn định trên 95%.
- Dễ sử dụng: hỗ trợ ngƣời dùng thay đổi số điện thoại một cách dễ dàng nhƣng
phải bảo mật bằng mật khẩu.

1.4

Phƣơng pháp luận
Quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp của nhóm trải qua nhiều giai đoạn khác

nhau, ứng với mỗi giai đoạn cần đƣa ra một phƣơng pháp nghiên cứu phù hợp để công
việc đƣợc giải quyết nhanh và hiệu quả.
+ Trong giai đoạn đầu của đồ án, nhóm tìm hiểu những vấn đề hiện nay, đƣa ra
những ý tƣởng ban đầu, đánh giá mức độ khả quan của đề tài, từ đó lựa chọn đề tài phù
hợp cho đồ án tốt nghiệp.
+ Trong giai đoạn tiếp theo, nhóm tiến hành tìm hiểu những nội dung lý thuyết
liên quan. Việc tìm hiểu các đề tài liên quan đến nội dung đồ án là khá quan trọng vì nó
giúp chúng tôi bƣớc đầu xây dựng đƣợc mô hình tổng quát và lựa chọn đƣợc giải pháp
Trang 7


GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI
thiết kế phù hợp với đề tài, qua tìm hiểu, chúng tôi cũng nhận ra đƣợc những những
mặt còn hạn chế của những đề tài trƣớc đó, từ đó có những hƣớng phát triển mới mẻ
hơn.
+ Sau khi xây dựng thành công sơ đồ khối tổng quát, chúng tôi lần lƣợt đi vào
thiết kế từng khối trong sơ đồ.
+ Để đánh giá hoạt động của hệ thống, chúng tôi đƣa ra các tình huống mà hệ
thống sẽ gặp phải trong quá trình vận hành và tiến hành kiểm tra. Từ kết quả thực
nghiệm nhận đƣợc, chúng tôi tiến hành hiệu chỉnh lại hệ thống, sau đó tiến hành lại các
bƣớc thử nghiệm nhƣ ban đầu. Quá trình tiếp tục cho đến khi hệ thống vận hành theo
đúng yêu cầu đã đặt ra.

1.5

Kết luận chƣơng
Từ ý tƣởng thiết kế ban đầu đến khi hoàn thành mạch thực tế là một quá trình

dài bao gồm nhiều giai đoạn khác nhau, trong mỗi giai đoạn sẽ yêu cầu những phƣơng
pháp nghiên cứu riêng. Nội dung chƣơng này mang tính định hƣớng, làm nền tảng để
các chƣơng sau đi sâu vào nghiên cứu các vấn đề cụ thể liên quan đến đề tài.

[1] Link tham khảo :

Trang 8


LÝ THUYẾT TỔNG QUAN

Chƣơng 2:
2.1

LÝ THUYẾT TỔNG QUAN

Giới thiệu chƣơng

Từ mô hình tổng quan xây dựng đƣợc, nhóm lần lƣợt tìm hiểu những nội dung lý
thuyết liên quan.
+ Tìm hiểu mạng GSM. Hệ thống hoạt động theo phƣơng thức gửi dữ liệu dƣới
dạng tin nhắn, đây là một dịch vụ đƣợc cung cấp bởi GSM.
+ Tìm hiểu về tin nhắn SMS bao gồm cấu trúc SMS, đặc điểm của SMS.
Khi muốn gửi tin nhắn từ module GSM đến điện thoại cần sử dụng lệnh trong
tập lệnh AT. Vì vậy, việc tìm hiểu tập lệnh AT là cần thiết cho quá trình lập trình cho
vi điều khiển.

2.2

Tổng quan về GSM

2.2.1 Giới thiệu về 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 lƣợng cao
với các băng tần khác nhau: 400Mhz, 900Mhz, 1800Mhz và 1900Mhz, đƣợc tiêu
chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) quy định [1].
Mặt thuận lợi to lớn của công nghệ GSM là ngoài việc truyền âm thanh với chất
lƣợng cao còn cho phép thuê bao sử dụng các cách giao tiếp khác rẻ tiền hơn đó là tin
nhắn SMS [1].
2.2.2 Đặc điểm công nghệ GSM
- Cho phép gởi và nhận những 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.

Trang 9


LÝ THUYẾT TỔNG QUAN
- 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 [2].

2.3

Tổng quan về SMS

2.3.1 Giới thiệu về SMS
SMS là từ viết tắt của Short Message Service. Đó là một công nghệ cho phép gửi và

nhận các tin nhắn giữa các điện thoại với nhau. Một SMS có thể chứa tối đa là 140 byte
(1120 bit) dữ liệu [2]. Vì vậy, một SMS có thể chứa:
+ 160 ký tự nếu mã hóa ký tự 7 bit đƣợc sử dụng (phù hợp với mã hóa các ký tự
latinh nhƣ alphatet của tiếng Anh).
+ 70 ký tự nếu nhƣ mã hóa ký tự 16 bit Unicode UCS2 đƣợc sử dụng (dùng cho
các ký tự không phải mã latinh nhƣ chữ Trung Quốc…
2.3.2 Đặc điểm của SMS
- Tin nhắn có thể đƣợc gửi và đọc tại bất kỳ thời điểm nào.
- Tin nhắn SMS có thể đƣợc gửi tới các điện thoại dù chúng đang bị tắt nguồn.
- Ít gây phiền phức trong khi bạn vẫn có thể giữ liên lạc với ngƣời khác.
- Đƣợc sử dụng trên các điện thoại di động khác nhau và có thể gửi cùng mạng hoặc
khác mạng đều đƣợc [2].

2.4

Tập lệnh AT

2.4.1 Các thuật ngữ
<CR> : Carriage return (Mã ASCII 0x0D)
<LF> : Line Feed (Mã ASCII 0x0A) [3]
2.4.2

Cú pháp lệnh AT

-1 lệnh AT luôn bắt đầu với từ khóa AT(ATtention) và kết thúc với từ khóa CR.
+ Nếu cấu trúc của lệnh không đúng, một chuỗi kí tự báo lỗi sẽ đƣợc trả về.

Trang 10

LÝ THUYẾT TỔNG QUAN
+ Nếu cú pháp lệnh đúng nhƣng có một vài tham số không chính xác, thì đáp
ứng nhận đƣợc sẽ có dạng: +CME ERROR: <Error> hoặc +CMS ERROR:<smsError>.
+ Nếu dòng lệnh thực hiện thành công, đáp ứng nhận đƣợc là Ok [3].

2.5

Kết luận chƣơng

Việc tìm hiểu những nội dung lý thuyết liên quan ngay từ những bƣớc đầu của quá
trình thực hiện đồ án sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho chúng tôi trong việc triển khai các
giai đoạn tiếp theo. Những kiến thức đã tìm hiểu đƣợc trong chƣơng là cơ sở để chúng
tôi tính toán lựa chọn các linh kiện phù hợp và xây dựng lƣu đồ thuật toán cho chƣơng
trình.

[1] Link tham khảo:
[2] Link tham khảo:
[3] GSM module sim 900,

Trang 11


GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG

Chƣơng 3:
3.1

GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG

Giới thiệu chƣơng

Bên cạnh những nội dung lý thuyết liên quan đã tìm hiểu ở chƣơng 2, để thực

hiện bƣớc tiếp theo là tính toán và thiết kế mạch cần tìm hiểu về các linh kiện đƣợc sử
dụng. Nội dung tìm hiểu của chƣơng bao gồm các linh kiện là:
+ Module Sim908
+ PIC 16F887
+ Cảm biến: PIR
+ LCD 20x4
+ Module thu phát RF
+ Relay
Nội dung tìm hiểu đƣợc của chƣơng này chủ yếu dựa vào datasheet đƣợc cung
cấp bởi nhà sản xuất.

3.2

Module sim 908

3.2.1 Giới thiệu
Module sim 908 là module GSM/GPRS 4 băng tần hoàn thiện kết hợp với công
nghệ GPS để định vị qua vệ tinh. Với thiết kế mới trong một linh kiện dán sẽ tiết kiệm
thời gian, không gian và chi phí cho các ứng dụng GPS.
Thêm tính năng giao diện công nghiệp và chức năng GPS, đảm bảo tính liên tục
kiểm tra tại bất kỳ địa điểm và bất cứ lúc nào với tín hiệu bao phủ.
Với công nghệ và thiết kế thông minh. Module Sim 908 ra đời khắc phục và tiện
lợi cho môi trƣờng công nghiệp với các chức năng nổi trội hơn nhƣ: thiết kế nhỏ gọn,
kiểu chân dán, hoạt động ở nhiệt độ rộng -40 °C đến +85 °C, tiết kiệm công suất và
tầm nguồn vào rộng. Module Sim 908 ra đời là sản phẩm công nghệ cho ngày hôm
nay thêm hiệu quả với tiêu chí: Thiết bị thông minh với lựa chọn thông minh.

Trang 12

GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG

Hình 3. 1: Module sim 908
3.2.2 Thông số kỹ thuật
Quad-Band 850/900/18001900MHz.
GPRS multi-slot class 10.
Tƣơng thích với GSM pha 2/2.
Điều khiển thông qua lệnh AT COMMAND.
Ứng dụng bộ công cụ SIM.
Cung cấp phạm vi điện áp:
+GPRS: 3,2 ~ 4,8 V
+GPS: 3,0 ~ 4.5V
Tiêu thụ điện năng thấp.
Kích thƣớc: 46mm x 46mm.
Nhiệt độ hoạt động: -40 ° C đến +85 ° C.
Thông số kỹ thuật cho tin nhắn SMS thông qua GSM / GPRS.
Trang 13


GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG
Định dạng văn bản chế độ text và PDU.
3.2.3 Sơ đồ chân kết nối

Hình 3.2: Sơ đồ chân Module sim 908
Breakout SIM908 có một connector 20 chân đƣợc chia làm 2 hàng (connector 2x10,
2.54mm).
Nguồn cung cấp VCC: chân 17, 19.
Chân điều khiển ON/OFF: chân 1.

Chân giao tiếp port nối tiếp của GSM (TXD : chân 12, RXD: chân 14).
Chân GND :chân 18, 20.
Chân giao tiếp port nối tiếp của GPS (GPS TXD: chân 4, GPS RXD: chân 6).
Để khởi động SIM908 ta cần cung cấp một xung mức cao vào chân 1 của connector
trên mạch, thì SIM908 sẽ đƣợc cấp nguồn và hoạt động.
Trang 14


GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG
SIM908 có 2 port dữ liệu nối tiếp: 1 cho module GSM, 1 cho module GPS.
Port nối tiếp sử dụng cho module GSM kết nối đến chân 12, 14. Port nối tiếp sử
dụng cho module GPS gồm GPS TXD và GPS RXD kết nối đến chân 4 và 5 trên
connector. Trên thực tế port nối tiếp của GSM cho phép quản lý toàn bộ module
SIM908, vì vậy nó có thể cấu hình và giao tiếp nhận dữ liệu GPS và gửi đến vi điều
khiển [1].

3.3

Vi điều khiển PIC 16F887
PIC16F887 là nhóm PIC trong họ PIC16XX của họ vi điều khiển 8-bit, tiêu hao

năng lƣợng thấp, đáp ứng nhanh, chế tạo theo công nghệ CMOS, chống tĩnh điện tuyệt
đối.
Tất cả các PIC16XX đều có cấu trúc RISC. PIC16XX có các đặc tính nổi bật: 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 chƣơng 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 chƣơng trình mất 2 chu kỳ lệnh. Chỉ có 35 lệnh và
1 lƣợng lớn các thanh ghi cho phép đáp ứng cao trong ứng dụng.
Bảng Tóm tắt đặc điểm của PIC16F887

Tần số hoạt động

DC-12MHz

Reset và Delay

POR, BOR (PWRT, OST)

Bộ nhớ chƣơng trình Flash (14-bit word) 8K

8K

Bộ nhớ dữ liệu SRAM (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

PSP
Trang 15


GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG
Module A/D 10-bit

8 kênh ngõ vào

Bộ so sánh tƣơng tự

2

Tập lệnh

35 lệnh

Hình 3.3: Sơ đồ chân PIC16F887 loại 40 chân

Cổng xuất nhập (I/O port) chính là phƣơng tiện mà vi điều khiển dùng để tƣơng
tác với thế giới bên ngoài. Bên cạnh đó, do vi điều khiển đƣợc tích hợp sẵn bên trong
các đặc tính giao tiếp ngoại vi nên bên cạnh chức năng là cổng xuất nhập thông
thƣờng, 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 bên ngoài.
Vi điều khiển PIC16F887 có 5 cổng xuất nhập, bao gồm PORTA, PORTB,
PORTC, PORTD và PORTE.
3.3.1 Giao tiếp nối tiếp
USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter) là một
trong hai chuẩn giao tiếp nối tiếp. USART còn đƣợc gọi là giao diện giao tiếp nối tiếp
SCI(Serial Communication Interface). Các dạng của giao diện USART ngoại vi bao
gồm:
Trang 16


GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG
Bất động bộ (Asynchronous).
Đồng bộ Master mode.
Đồng bộ Slave mode.
Hai chân dùng cho giao diện này là RC6/TX/CK và RC7/RX/DT trong đó RC6/TX/CK
dùng để truyền xung clock (baud rate) và RC7/RX/DT dùng để truyền dữ liệu. Để cho
phép thực hiện giao diện USART các TRISC<7:6> và SPEN (RCSTA<7>) phải đƣợc
set.
 USART bất đồng bộ
Ở chế độ truyền này USART hoạt động theo chuẩn NRZ (None-Return-to-Zero), nghĩa
là các bit truyền đi sẽ bao gồm 1 bit Start, 8 hay 9 bit dữ liệu (thông thƣờng là 8 bit) và
1 bit Stop. Bit LSB sẽ đƣợc truyền đi trƣớc.
Ngoài các cổng nối tiếp và các giao điện nối tiếp đƣợc trình bày ở phần trên, vi
điều khiển pic16F887 còn đƣợc hỗ trợ một cổng giao tiếp song song và chuẩn giao tiếp
song song thông qua portd và porte. Do cổng song song chỉ hoạt động ở chế độ slave

mode nên vi điều khiển khi giao tiếp qua giao diện này sẽ chịu sự điều khiển của thiết
bị bên ngoài thông qua các pin của porte, trong khi dữ liệu sẽ đƣợc đọc hoặc ghi theo
dạng bất đồng bộ thông qua 8 pin của port D [2].

3.4

LCD 20x4
Text LCD là loại màn hình tinh thể lỏng nhỏ dùng để hiển thị các dòng chữ hoặc

số trong bảng mã ASCII. Không giống các loại LCD lớn, text LCD đƣợc chia sẵn
thành từng ô và ứng với mỗi ô chỉ có thể hiển thị một ký tự ASCII. Cũng vì lý do chỉ
hiện thị đƣợc ký tự ASCII nên loại LCD này đƣợc gọi là Text LCD (để phân biệt với
Graphic LCD có thể hiển thị hình ảnh). Mỗi ô của Text LCD bao gồm các “chấm” tinh
thể lỏng, việc kết hợp “ẩn” và “hiện” các chấm này sẽ tạo thành một ký tự cần hiển thị.
Trong các Text LCD, các mẫu ký tự đƣợc định nghĩa sẵn. Text LCD có rất nhiều ƣu
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 đƣa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao
tiếp khác nhau, tốn rất ít tài nguyên hệ thống và giá thành rẻ. Kích thƣớc của Text LCD
Trang 17


GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG
đƣợc định nghĩa bằng số ký tự có thể hiển thị trên 1 dòng và tổng số dòng mà LCD có.
Ví dụ LCD 16x2 là loại có 2 dòng và mỗi dòng có thể hiển thị tối đa 16 ký tự. Một số
kích thƣớc Text LCD thông thƣờng gồm 16x1, 16x2, 16x4, 20x2, 20x4… Trong đồ án
này nhóm sử dụng LCD 20x4 để thực hiện chức năng hiển thị.
3.4.1 Sơ đồ chân
Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất đã tích hợp chíp điều khiển (HD44780) bên
trong lớp vỏ và chỉ đƣa các chân giao tiếp cần thiết. Các chân này đƣợc đánh số thứ tự
từ trái qua phải nhìn từ mặt trƣớc của LCD.

Hình 3.4: LCD 20x4

Trang 18


GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG
Chân
1

Chức năng

Kí hiệu
Vss

Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với
GND của mạch điều khiển.

2

VDD

Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với
VCC=5V của mạch điều khiển.

3

VEE

Điều chỉnh độ tƣơng phản của LCD.

4

RS

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 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.

5

R/W

Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write). Nối chân R/W với logic
“0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với logic “1” để
LCD ở chế độ đọc.

6

E

Chân cho phép (Enable)

7 - 14

DB0 -

Tám đƣờng của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU.

DB7

Có 2 chế độ sử dụng 8 đƣờng bus này :
+ Chế độ 8 bit : Dữ liệu đƣợc truyền trên cả 8 đƣờng, với bit
MSB là bit DB7.
+ Chế độ 4 bit : Dữ liệu đƣợc truyền trên 4 đƣờng từ DB4 tới
DB7, bit MSB là DB7.

15

Nguồn dƣơng cho đèn nền.

16

GND cho đèn nền.

Trang 19


GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG
3.4.2 Giao tiếp 8 bit và 4 bit.
Có 2 mode để ghi và đọc dữ liệu vào LCD đó là mode 8 bit và mode 4 bit:
Mode 8 bit: Nếu bit DL trong lệnh function set bằng 1 thì mode 8 bit đƣợc dùng.
Để sử dụng mode 8 bit, tất cả các lines dữ liệu của LCD từ D0 đến D7 (từ chân 7 đến
chân 14) phải đƣợc nối với 1 PORT của chip điều khiển bên ngoài (ví dụ PORTC của
pic 16f887) . Ƣu điểm của phƣơng pháp giao tiếp này là dữ liệu đƣợc ghi và đọc rất
nhanh và đơn giản vì chip điều khiển chỉ cần xuất hoặc nhận dữ liệu trên 1 PORT. Tuy

nhiên, phƣơng pháp này có nhƣợc điểm là tổng số chân dành cho giao tiếp LCD quá
nhiều, nếu tính luôn cả 3 chân điều khiển thì cần đến 11 đƣờng cho giao tiếp LCD.
Mode 4 bit: LCD cho phép giao tiếp với bộ điều khiển ngoài theo chế độ 4 bit.
Trong chế độ này, các chân D0, D1, D2 và D3 của LCD không đƣợc sử dụng (nối đất),
chỉ có 4 chân từ D4 đến D7 đƣợc kết nối với chip bộ điều khiển ngoài. Các instruction
và data 8 bit sẽ đƣợc ghi và đọc bằng cách chia thành 2 phần, gọi là các Nibbles, mỗi
nibble gồm 4 bit và đƣợc giao tiếp thông qua 4 chân D4, D5, D6 và D7, nibble cao
đƣợc xử lí trƣớc và nibble thấp sau. Ƣu điểm lớn nhất của phƣơng pháp này tối thiểu số
lines dùng cho giao tiếp LCD. Tuy nhiên, việc đọc và ghi từng nibble tƣơng đối khó
khăn hơn đọc và ghi dữ liệu 8 bit.
3.4.3 Tổ chức bộ nhớ của chip HD44780U
HD44780U có 3 loại bộ nhớ, đó là bộ nhớ RAM dữ liệu cần hiển thị DDRAM
(Didplay Data RAM), bộ nhớ chứa ROM chứa bộ font tạo ra ký tự CGROM (Character
Generator ROM) và bộ nhớ RAM chứa bộ font tạo ra các symbol tùy chọn CGRAM
(Character Generator RAM).
+ DDRAM là bộ nhớ tạm chứa các ký tự cần hiển thị lên LCD, bộ nhớ này gồm
có 80 ô đƣợc chia thành 2 hàng, mỗi ô có độ rộng 8 bit và đƣợc đánh số từ 0 đến 39
cho dòng 1; từ 64 đến 103 cho dòng 2. Mỗi ô nhớ tƣơng ứng với 1 ô trên màn hình
LCD. Nhƣ chúng ta biết LCD loại 16x2 có thể hiển thị tối đa 32 ký tự (có 32 ô hiển
thị), vì thế có một số ô nhớ của DDRAM không đƣợc sử dụng làm các ô hiển thị.

Trang 20


GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG
+ CGROM là vùng nhớ cố định chứa định nghĩa font cho các ký tự. Chúng ta
không trực tiếp truy xuất vùng nhớ này mà chip HD44780U sẽ tự thực hiện khi có yêu
cầu đọc font để hiện thị. Một điều đáng lƣu ý là địa chỉ font của mỗi ký tự vùng nhớ
CGROM chính là mã ASCII của ký tự đó.
+ CGRAM là vùng nhớ chứa các symbol do ngƣời dùng tự định nghĩa, mỗi

symbol đƣợc có kích thƣớc 5x8 và đƣợc dành cho 8 ô nhớ 8 bit. Các symbol thƣờng
đƣợc định nghĩa trƣớc và đƣợc gọi hiển thị khi cần thiết.
3.4.4 Các lệnh hỗ trợ thao tác với LCD trong trình biên dịch CCS C
+ LCD_Init (); //Khởi tạo LCD
+ LCD_Puts ("Nội dung"); //Hàm gửi 1 chuỗi ký tự lên LCD
+ LCD_PutChar (ký_tự); //Hàm gửi 1 ký tự lên LCD
+ LCD_Clear (); //Hàm xoá màn hình
+ LCD_Gotoxy (x,y); //Hàm trỏ tới vị trí cần hiển thị, trong đó x là vị trí, y là
dòng.

3.5

Module thu phát RF

Module phát RF PT2262 và module thu RF PT2272 là sản phẩm của Princeton
technology. PT2262 và PT2272 có 2 loại chính: loại có 8 địa chỉ mã hóa, 4 địa chỉ dữ
liệu và loại 6 địa chỉ mã hóa, 6 địa chỉ dữ liệu. Loại có 8 địa chỉ mã hóa, 4 địa chỉ dữ
liệu đƣợc sử dụng rộng dãi hơn ở Việt Nam và trong đồ án này nhóm sử dụng loại này.

Trang 21


GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG
3.5.1 Module phát RF

Hình 3.5:module phát RF
Thông số kỹ thuật:
- Sử dụng tần số: 315Mhz.
- Chip Mã Hóa: PT2262.
- Điện áp sử dụng: 5-12V.

Module sử dụng chip mã hóa PT2262, cách mã hóa PT2262 có thể làm đƣợc bằng cách
nối ngắn mạch các chân “mã hóa địa chỉ” lên dƣơng nguồn, âm nguồn hoặc bỏ trống.
Mã hóa và dữ liệu đƣợc truyền trên khung 12 bit bao gồm 8 bit đầu là 8 bít mã hóa và 4
bit sau là 4 bit dữ liệu. Nếu để truyền dữ liệu thì nên để 4 chân dữ liệu này lên dƣơng
nguồn hoặc âm nguồn thông qua 1 điện trở để tránh nhiễu. Tín hiệu đƣa ra gồm sóng
mang dao động + mã hóa + dữ liệu, tần số song mang đƣợc quyết định bởi trở dao
động lắp ở chân 15 và 16 của PT2262 với công thức f=

[3].

Trang 22


GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG
3.5.2 Module thu RF

Hình 3.6:module thu RF
Điện áp sử dụng: 5V
- I <4.5mA
- Giải mã PT2272-T4
- Tần số thu: 315 Mhz.
Module sử dụng chip giải mã PT2272, PT2272 là con giải mã của PT2262 nó cũng có
8 địa chỉ giải mã tƣơng ứng + 4 dữ liệu ra + chân báo giải mã đúng VT (chân 17). Chân
15 và 16 cũng cần lắp trở dao động để giải mã giá trị điện trở nay bằng giá trị điện trở
dao động bên module phát chia cho 10. Cách giải mã PT2272 có thể làm đƣợc bằng
cách nối ngắn mạch các chân “mã hóa địa chỉ” lên dƣơng nguồn, âm nguồn hoặc bỏ
trống tƣơng tự nhƣ bên mạch phát PT2262. Các chân 10 đến 13 sẽ thể hiện mức logic
tƣơng úng các chân 10 đến 13 bên mạch phát [3].

3.6

Cảm biến PIR
Nó là chữ viết tắt của Passive InfraRed sensor, tức là bộ cảm biến thụ động

dùng nguồn kích thích là tia hồng ngoại. Tia hồng ngoại (IR) chính là các tia nhiệt phát
ra từ các vật thể nóng. Trong các cơ thể sống, trong chúng ta luôn có thân nhiệt, và từ
Trang 23


GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG
cơ thể chúng ta sẽ luôn phát ra các tia nhiệt, hay còn gọi là các tia hồng ngoại, ngƣời ta
sẽ dùng một tế bào điện để chuyển đổi tia nhiệt ra dạng tín hiệu điện và nhờ đó mà có
thể làm ra cảm biến phát hiện các vật thể nóng đang chuyển động.
3.6.1 Thông số kỹ thuật
- Điện áp : DC 4.5V đến 20V.
- Điện năng tiêu thụ: 50 µA.
- Cấp độ đầu ra

3.3V, thấp 0V.

- Phạm vi : nhỏ hơn 100 độ góc hình nón, 7 mét.
- Nhiệt độ hoạt động: -15 ~ +70 độ.
- Kích thƣớc: 32 * 24mm.
- Lăng kính cảm biến kích thƣớc: D : 23mm.

Hình 3.7: Cảm biến hồng ngoại PIR
3.6.2 Nguyên lý làm việc của loại đầu dò PIR như sau:
Các nguồn nhiệt (với ngƣời và con vật là nguồn thân nhiệt) đều phát ra tia hồng ngoại,
qua kính Fresnel, qua kích lọc lấy tia hồng ngoại, nó đƣợc cho tiêu tụ trên 2 cảm biến
hồng ngoại gắn trong đầu dò, và tạo ra điện áp đƣợc khuếch đại với transistor FET. Khi

có một vật nóng đi ngang qua, từ 2 cảm biến này sẽ cho xuất hiện 2 tín hiệu và tín hiệu
này sẽ đƣợc khuếch đại để có biên độ đủ cao và đƣa vào mạch so áp để tác động vào
một thiết bị điều khiển hay báo động [4].

Trang 24


GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG

3.7

Relay

Relay là linh kiện đóng ngắt điện cơ đơn giản. Nó gồm 2 phần chính là nam châm điện
và các tiếp điểm. Relay có cấu tạo hết sức đơn giản, gồm 4 bộ phận sau đây:
-Nam châm điện
+Lõi sắt
+Lò xo
-Các tiếp điểm [4]

Hình 3.8: relay

3.8

Kết luận chƣơng

Việc tìm hiểu các nội dung lý thuyết liên quan trong giai đoạn đầu của quá trình thực
hiện đồ án đã tạo điều kiện thuận lợi để nhóm triển khai các giai đoạn tiếp theo. Lý
thuyết tìm hiểu đƣợc là cũng là cơ sở quan trọng để tính toán lựa chọn linh kiện phù
hợp và xây dựng thuật toán cho chƣơng trình.

[1] Link tham khảo: />[2] Link tham khảo:
[3] Link tham khảo: />[4] Link tham khảo:

Trang 25