ðIỀU KHIỂN THIẾT bị ðiện TRONG GIA ðÌNH BẰNG TIN NHẮN SMS

TẬP ðOÀN ðIỆN LỰC VIỆT NAM

TRƯỜNG ðẠI HỌC ðIỆN LỰC
KHOA ðIỆN TỬ VIỄN THÔNG

EVNEPU
ðẠI HỌC ðIỆN LỰC

ðỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ðề tài: ðIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ðIỆN TRONG GIA
ðÌNH BẰNG TIN NHẮN SMS

Giảng viên hướng dẫn: TS. NGUYỄN THỊ THỦY
Sinh viên thực hiện

: TRỊNH NGỌC CHIẾN

Lớp

: ð5 - ðTVT1

Chuyên ngành

: ðIỆN TỬ-VIỄN THÔNG

Khóa

: 2010 - 2015

HÀ NỘI – 12/2014

LỜI MỞ ðẦU
Trong những năm gần ñây, sự phát triển bùng nổ của công nghệ di ñộng ñã
khiến công nghệ di ñộng không còn ñơn thuần chỉ dùng ñể liên lạc ñàm thoại, nó ñã
ñược ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực khác nhau như: an ninh, giải trí, giao thông vận
tải… Do những ưu việt của ñiện thoại di ñộng, các hệ thống ñiều khiển qua ñiện thoại
di ñộng ñã ñược nhiều hãng sản xuất thiết bị trên thế giới ứng dụng. ði kèm với ñó là
nhu cầu sử dụng các hệ thống, thiết bị tự ñộng của người dân ngày càng tăng. ðồng
thời mạng ñiện thoại di ñộng phát triển rộng khắp và các thiết bị ñiện thoại di ñộng
ngày càng có mức giá phù hợp với người dân. ðó mà những mặt thuận lợi của việc
hình thành ý tưởng ñiều khiển các thiết bị bằng cách sử dụng các tin nhắn SMS. Hệ
thống ñiều khiển thiết bị qua tin nhắn nhằm tạo khả năng ñiều khiển các thiết bị ñiện
dân dụng qua ñiện thoại di ñộng. Nếu có thể tích hợp khả năng tắt, mở các thiết bị dân
dụng qua ñiện thoại di ñộng sẽ tạo cho con người khả năng quan sát ñiều khiển các
thiết bị trong gia ñình ở bất cứ nơi ñâu. Tiện ích này có thể góp phần hạn chế lãng phí
ñiện. Ví dụ ñể có nước nóng chúng ta chỉ cần dùng ñiện thoại di ñộng bật ñiện bình
nóng lạnh trước 15 phút thay vì bật liên tục. Xuất phát từ ý tưởng trên em ñã quyết
ñịnh thực hiện ñề tài “ ðiều khiển thiết bị trong gia ñình bằng tin nhắn SMS”. Em
hi vọng với ñề tài này em có thể phát triển và hoàn thiện dần kỹ năng về chuyên ngành
của mình hơn nữa.


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quãng thời gian học tại trường ðại học ðiện lực ñã giúp cho em
trưởng thành hơn cả trong kiến thức chuyên môn lẫn trong suy nghĩ. ðược học tập và
rèn luyện dưới mái trường là một niềm vinh dự lớn lao ñối với em. Em xin gửi lời cảm
ơn tới tập thể nhà trường, nơi ñã dìu dắt, dạy dỗ và cho em những kiến thức bổ ích. Tất
cả những ñiều ñó sẽ trở thành hành trang giúp em vững bước trên con ñường sự nghiệp
sau này.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô giáo Nguyễn Thị Thủy, người ñã trực

tiếp hướng dẫn, lựa chọn ñề tài và hỗ trợ em từ khi bắt ñầu ñồ án cho tới khi hoàn
thành ñồ án.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới tất cả các thầy cô giáo trong khoa ðiện tử-Viễn
thông vì ñã truyền thụ cho em nhiều kiến thức chuyên môn quý báu. Bên cạnh ñó còn
luôn tạo ñiều kiện hết sức thuận lợi ñể chúng em có ñược môi trường học tập tốt nhất.
Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới các bạn cùng lớp ñã giúp ñỡ, ñóng góp ý kiến
giúp cho ñồ án của mình hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !

Hà nội, ngày ...... tháng ...... năm 20


NHẬN XÉT
(Của giáo viên hướng dẫn)
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Hà nội, ngày ...... tháng ...... năm 20
Giáo viên hướng dẫn


NHẬN XÉT
(Của giáo viên phản biện)
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Hà nội, ngày ...... tháng ...... năm 20
Giáo viên phản biện


DANH SÁCH HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Cấu trúc của mạng GSM……………………………………………….……5
Hình 2.2: Các thành phần mạng GSM………………………………………………... 6
Hình 2.3: Cấu trúc của một tin nhắn SMS……………………………………………..8
Hình 2.4: SMS gateway………………………………………………………….……11
Hình 3.1: Mô-ñun SIM900A…………………………………………………….……12
Hình 3.2: Sơ ñồ khối của Mô-ñun SIM……………………………………….………13
Hình 3.3: Sơ ñồ chân của Mô-ñun SIM900A………………...………………………14
Hình 3.4: Kiến trúc của vi ñiều khiển ATmega 32……………………………….…..17
Hình 3.5: Thanh ghi trạng thái………………………………………………………..18
Hình 3.6: Thanh ghi chức năng……………………………………………….………18
Hình 3.7: Con trỏ ngăn xếp…………………………………………………….……..19
Hình 3.8: Sơ ñồ khối của vi ñiều khiển ATmega 32…………………………….……21
Hình 3.9: Sơ ñồ chân của vi ñiều khiển ATmega 32…………………………….……22
Hình 3.10: Text LCD (LCD 16x2)……………………………………………….…...24
Hình 3.11: Chức năng các chân LCD…………………………………………….…..24
Hình 4.1: Sơ ñồ khối nguồn…………………………………………………….…….25

Hình 4.2: Nguồn DC 5V 2A 5.5x2.5MM( Adapter)…………………………….……26
Hình 4.3 : Sơ ñồ khối hiển thị LCD……………………………………………….….26
Hình 4.4 : Sơ ñồ khối xử lý……………………………………………………….…..27
Hình 4.5 : Sơ ñồ nguyên lý………………………………………………………..…..28
Hình 4.6 : Sơ ñồ mạch in………………………………………………………..…….29
Hình 4.7: Lưu ñồ chương trình chính……………………………………………..…..30
Hình 4.8: Lưu ñồ chương trình xử lí tin nhắn…………………………………..…….31
Hình 4.9: Lưu ñồ chương trình ñiều khiển thiết bị……………………………..……..32
Hình 4.10: Mạch demo sản phẩm……..……………………………………………....32


TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Nghĩa tiếng Anh

Nghĩa tiếng Việt

AUC

Authentication Center

Trung tâm nhận thức

BSC

Base Station Controler

Bộ ñiều khiển trạm gốc

BSS

Base Station Subsystem

Phân hệ trạm gốc

BTS

Base Tranceiver Station

Trạm thu phát gốc

CSPDN

Circuit Switched Public Data Network

Mạng số liệu công cộng
chuyển mạch kênh

EIR

Equipment Identity Register

Bộ ghi nhận dạng thiết bị

HLR

Home Location Register

Bộ ghi ñịnh vị thường trú

ISDN

Integrated Services Digital Network

Mạng số dịch vụ tích hợp

MS

Mobile Station

Trạm di ñộng

MSC

Mobile Service Switching Center

Trung tâm chuyển mạch các
dịch vụ mạng

NSS

Network and Switching Subsystem

Phân hệ chuyển mạch

OMC

Operations and Maintenance

Trung tâm khai thác và bảo
dưỡng

OSS

Operation Subsystem

Phân hệ khai thác bảo dưỡng

PLMN

Public Land Mobile Network

Mạng di ñộng mặt ñất

PSPDN

Packet Switched Public Data Network

Mạng số liệu công cộng
chuyển mạch gói

PSTN

Public Switched Telephone Network

Mạng ñiện thoại chuyển
mạch công cộng

ULR

Uniform Resource Locator

Bộ ghi ñịnh vị tạm trú


GVHD: TS.Nguyễn Thị Thủy

SVTH: Trịnh Ngọc Chiến

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP ............................................................................................. 1
1.1 ðặt vấn ñề: ............................................................................................................ 1
1.2 Ý nghĩa .................................................................................................................. 2
1.3 Mục ñích nghiên cứu:............................................................................................ 2
1.4 Giới hạn nghiên cứu: ............................................................................................. 3
1.5 Kết quả nghiên cứu của ñề tài: .............................................................................. 3
CHƯƠNG 2: TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ðỘNG GSM VÀ TIN
NHẮN SMS .................................................................................................................... 4
2.1 Tổng quát về hệ thống thông tin di ñộng GSM: ................................................... 4
2.1.1 Giới thiệu: ....................................................................................................... 4
2.1.2 ðặc ñiểm của công nghệ GSM: ...................................................................... 5
2.1.3 Cấu trúc của mạng GSM: ............................................................................... 5
2.1.4 Sự phát triển của công nghệ GSM ở Việt Nam: ............................................. 7
2.2 Tổng quát về SMS:................................................................................................ 7
2.2.1: Giới thiệu về SMS: ........................................................................................ 7
2.2.2 Cấu trúc một tin nhắn SMS: ........................................................................... 8
2.2.3 Ưu ñiểm của SMS:.......................................................................................... 9
2.2.4 Tin nhắn SMS chuỗi/tin nhắn SMS dài: ......................................................... 9
2.2.5 SMS center/SMSC: ......................................................................................... 9

2.2.6 SMS quốc tế:................................................................................................. 10
2.2.7 SMS gateway: ............................................................................................... 11
CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG .................................................. 12
3.1 Mô-ñun SIM900A: .............................................................................................. 12
3.1.1 Giới thiệu chung: .......................................................................................... 12
3.1.2 Sơ ñồ khối: .................................................................................................... 13


GVHD: TS.Nguyễn Thị Thủy

SVTH: Trịnh Ngọc Chiến

3.1.3 Sơ ñồ chân: ................................................................................................... 14
3.1.3 Các lệnh cơ bản của mô-ñun SIM900A: ...................................................... 14
3.2 Vi ñiều khiển ATmega32: ................................................................................... 16
3.2.1 Giới thiệu chung: .......................................................................................... 16
3.2.2 Sơ ñồ khối ..................................................................................................... 21
3.2.3 Sơ ñồ chân: ................................................................................................... 22
3.3 Khối nguồn: ......................................................................................................... 23
3.4 Khối hiển thị LCD:.............................................................................................. 23
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH ...................................................... 25
4.1 Thiết kế và thi công phần cứng mạch chính: ...................................................... 25
4.1.1 Sơ ñồ khối: .................................................................................................... 25
4.1.2 Chức năng và nhiệm vụ của từng khối: ........................................................ 25
4.1.3 Sơ ñồ nguyên lý: ........................................................................................... 28
4.1.4 Thiết kế mạch in: .......................................................................................... 29
4.2 Thiết kế phần mềm:............................................................................................. 30
4.2.1 Xây dựng lưu ñồ giải thuật: .......................................................................... 30
4.3 Sản phẩm sau khi hoàn thành:............................................................................. 32
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ðỀ TÀI ............................................ 33

Kết luận: .................................................................................................................... 33
Hướng phát triển ñề tài: ............................................................................................ 33
PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 35
Code chương trình ñiều khiển thiết bị....................................................................... 35
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 56


GVHD: TS.Nguyễn Thị Thủy

SVTH: Trịnh Ngọc Chiến
CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP

1.1 ðặt vấn ñề:
Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kỹ thuật,
công nghệ kỹ thuật ñiện tử mà trong ñó là kỹ thuật tự ñộng ñiều khiển ñóng vai trò
quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp, cung cấp
thông tin.
Như chúng ta cũng ñã biết, gần như các thiết bị trong ñời sống của các gia ñình
ngày nay ñều hoạt ñộng ñộc lập với nhau, mỗi thiết bị có một quy trình sử dụng khác
nhau tuỳ thuộc vào sự thiết lập, cài ñặt của người sử dụng. Chúng chưa có một sự
liên kết nào với nhau về mặt dữ liệu. Một vấn ñề nữa ñược ñặt ra là làm sao có thể
ñiều khiển ñược những thiết bị này một cách hoàn hảo nhất, làm thế nào ñể ñiều khiển
các thiết bị trong môi trường nguy hiểm mà không cần sự hiện diện của con người.
Các hình thức trước ñây như ñiều khiển trực tiếp, ñiều khiển thông qua remote, thông
qua mạng có dây ñã ra ñời song còn nhiều hạn chế như cần người thao tác trực tiếp,
hạn chế về mặt khoảng cách ñịa lý, tính cơ ñộng, chi phí cao, người giám sát hệ thống
chưa thực sự làm chủ hệ thống. Nhưng ñối với hệ thống ñiều khiển thiết bị từ xa
bằng tin nhắn SMS thì lại khác. Ở ñây, các thiết bị ñiều khiển tự ñộng ñược 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.

ðiển hình của một hệ thống ñiều khiển thiết bị trong nhà từ xa bằng tin
nhắn SMS gồm có các thiết bị ñơn giản như bóng ñèn, quạt máy, lò sưởi ñến các
thiết bị tinh vi, phức tạp như tivi, máy giặt, hệ thống báo ñộng … Nó hoạt ñộng
như một ngôi nhà thông minh. Chẳng hạn như việc tắt quạt, ñèn ñiện … 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 ñiều hòa ñể làm mát phòng trước khi về nhà trong
một khoảng thời gian nhất ñịnh.
Từ những yêu cầu thực tế, những ñòi hỏi ngày càng cao của cuộc sống, cộng
với sự hợp tác, phát triển mạnh mẽ của mạng di ñộng nên em ñã chọn ñề tài “ ðiều
khiển thiết bị ñiện trong gia ñình bằng tin nhắn SMS” ñể ñáp ứng ñược nhu cầu ngày
càng cao của con người và góp phần vào sự tiến bộ, văn minh, hiện ñại của nước nhà.

1


GVHD: TS.Nguyễn Thị Thủy

SVTH: Trịnh Ngọc Chiến

1.2 Ý nghĩa
Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các thiết bị ñiện tử ra ñời
ngày càng nhiều về chủng loại cũng như tính năng sử dụng. Bên cạnh ñó nhu cầu sử
dụng các khoa học của ñề tài thiết bị một cách tự ñộng 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 ñộng ñược ñiều khiển từ xa ñã phát triển rất mạnh mẽ.
Từ những nhu cầu thực tế ñó, em muốn ñưa một phần những kỹ thuật hiện ñại
của thế giới áp dụng vào ñiều kiện thực tế trong nước ñể có thể tạo ra một hệ thống
ñiều khiển thiết bị trong nhà từ xa thông qua tin nhắn SMS nhằm ñáp ứng nhu cầu

ngày càng cao của con người. ðề tài lấy cơ sở là tin nhắn SMS ñể ñiều khiển thiết bị.
Việc sử dụng tin nhắn SMS ñể ñiều khiển thiết bị có thuận lợi là tiết kiệm chi phí,
mang tính cạnh tranh và cơ ñộng cao (nghĩa là ở chỗ nào có phủ sóng mạng ñiện
thoại di ñộng ta cũng có thể ñiều khiển thiết bị ñược). Ngoài ra, sản phẩm của ñề tài
này có tính mở, có thể áp dụng cho nhiều ñối tượng khác nhau trong dân dụng cũng
như trong công nghiệp.
Sau quá trình thực hiện ñồ án, em ñã học ñược các kiến thức và kỹ năng quan
trọng trong việc tiếp cận, thiết kế và xây dựng một hệ thống bất kỳ, khả năng thiết kếlập trình ñiều khiển các thiết bị. ðiều này sẽ hỗ trợ rất nhiều cho quá trình hoạt ñộng
trong các lĩnh vực chuyên ngành sau này.
1.3 Mục ñích nghiên cứu:
ðồ án ñược nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục ñích áp dụng những kiến
thức ñã ñược học trong nhà trường ñể thiết kế, tạo ra một hệ thống “ðiều khiển tự
ñộng từ xa bằng ñiện thoại di ñộng” hoàn chỉnh. Hệ thống tích hợp module nhận tin
nhắn, module xử lý dữ liệu, module công suất cho các thiết bị trong nhà. Qua xử lí, dữ
liệu sẽ ñược gửi về thiết bị ñầu cuối (mobile) của người ñiều khiển ñể báo cho biết
trạng thái của các thiết bị ñược ñiều khiển.
2


GVHD: TS.Nguyễn Thị Thủy

SVTH: Trịnh Ngọc Chiến

Hệ thống ñiều khiển thiết bị từ xa bằng ñiện thoại di ñộng dùng tin nhắn SMS
có chức năng như sau:
Có thể kiểm tra trạng thái của thiết bị trước khi ñiều khiển.
Từ kết quả kiểm tra trạng thái, người sử dụng có thể dùng lệnh bằng tin nhắn
ñể ñiều khiển.
Hệ thống sau khi nhận tin nhắn xuất lệnh ñiều khiển các thiết bị và tự ñộng báo
trạng thái các thiết bị sau ñiều khiển.

ðiều khiển các thiết bị trong nhà (cụ thể là ñiều khiển một thiết bị công suất
trung bình) bằng tin nhắn SMS tại ví trí có phủ sóng của mạng ñiện thoại di
ñộng ñang hoạt ñộng trong nước như Viettel, Mobile Phone, Vina Phone …
Tự ñộng gửi tin nhắn ngược trở lại cho người ñiều khiển, với nội dung tin nhắn
chứa thông tin hoạt ñộng của thiết bị (on/off).
1.4 Giới hạn nghiên cứu:
ðể thực thi một hệ thống ñiều khiển thiết bị từ xa thông qua mạng tin nhắn
SMS áp dụng cho một ngôi nhà hoàn chỉnh như nói trên là rất phức tạp và tốn kém. ðể
ñáp ứng việc ñiều khiển toàn bộ các thiết bị này ñòi hỏi phải có một lượng thời gian,
kiến thức nhất ñịnh. Bên cạnh ñó còn là vấn ñề tài chính. Với lượng thời gian và kiến
thức có hạn, trong ñề tài này em chỉ thực hiện một phần của hệ thống hoàn chỉnh ñó.
ðó là ñiều khiển ñóng mở ñèn, quạt.
1.5 Kết quả nghiên cứu của ñề tài:
Với những mục tiêu và kế hoạch ñã ñề ra, cùng với sự nỗ lực nghiên cứu, tìm
tòi em ñã ñạt ñược những kết quả nhất ñịnh sau:
Thiết kế thành công mạch ñiều khiển giao tiếp bằng tin nhắn SMS.
Giao tiếp thành công với module SIM900, nhận và gửi tin nhắn thành công,
thực hiện ñiều khiển các thiết bị qua tin nhắn SMS.
Ngoài ra mạch ñiều khiển còn ñược thiết kế sẵn sàng cho việc tích hợp thêm
các ngoại vi trong tương lai.

3


GVHD: TS.Nguyễn Thị Thủy

SVTH: Trịnh Ngọc Chiến

CHƯƠNG 2: TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ðỘNG
GSM VÀ TIN NHẮN SMS

2.1 Tổng quát về hệ thống thông tin di ñộng GSM:
2.1.1 Giới thiệu:
GSM (Global System for Mobile communication) là hệ thống thông tin di ñộng
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, ñược tiêu
chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) quy ñịnh.
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 ñó mà thuê bao GSM có thể dễ dàng
sử dụng máy ñiện thoại GSM của mình bất cứ nơi ñâu.
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 ñó là tin
nhắn SMS. Ngoài ra ñể tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ thì công nghệ GSM
ñược 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 ñưa ra tính năng roaming cho thuê bao của
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 ñộ cao hơn sử dụng
EDGE.
GSM hiện chiếm 85% thị trường di ñộng với 2,5 tỷ thuê bao tại 218 quốc gia
và vùng lãnh thổ. Các mạng thông tin di ñộng GSM cho phép có thể roaming với nhau
do ñó những máy ñiện thoại di ñộng GSM của các mạng GSM khác nhau ở có thể sử
dụng ñược nhiều nơi trên thế giới.
4


GVHD: TS.Nguyễn Thị Thủy

SVTH: Trịnh Ngọc Chiến

2.1.2 ðặc ñiểm của công nghệ GSM:
Cho phép gửi và nhận những mẫu tin nhắn văn bản bằng kí tự dài ñến 126 kí tự.
Cho phép chuyển giao và nhận dữ liệu, FAX giữa các mạng GSM với tốc ñộ
hiện hành lên ñến 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 ñổi, ñiều chỉnh nào. ðây là một tính năng nổi bật nhất của công
nghệ GSM(dịch vụ roaming).
Sử dụng công nghệ phân chia theo thời gian TDM (Time division
multiplexing ) ñể chia ra 8 kênh full rate hay 16 kênh haft rate.
Công suất phát ủa máy ñiện thoại ñược giới hạn tối ña là 2 watts ñối với băng
tần GSM 850/900Mhz và tối ña là 1 watts ñối với băng tần GSM
1800/1900Mhz.
Mạng GSM sử dụng 2 kiểu mã hoá âm thanh ñể nén tín hiệu âm thanh 3,1 khz
ñó là mã hoá 6 và 13kbps gọi là full rate (13kbps) và haft rate (6kbps).
2.1.3 Cấu trúc của mạng GSM:
2.1.3.1 Cấu trúc tổng quát:

Hình 2. 1:Cấu trúc của mạng GSM

5


GVHD: TS.Nguyễn Thị Thủy

SVTH: Trịnh Ngọc Chiến

Hệ thống GSM ñược 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).
Trạm di ñộng MS (Mobile Station).
2.1.3.2 Các thành phần của công nghệ mạng GSM:

Hình 2. 2:Các thành phần mạng GSM
- AUC : Trung tâm nhận thức
- ULR : Bộ ghi ñịnh vị tạm trú.
- HLR : Bộ ghi ñịnh vị thường trú.
- EIR : Bộ ghi nhận dạng thiết bị
- MSC : Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ mạng.
- BSC : Bộ ñiều khiển trạm gốc
- BTS : Trạm thu phát gốc.
- NSS : Phân hệ chuyển mạch
- BSS : Phân hệ trạm gốc
6


GVHD: TS.Nguyễn Thị Thủy

SVTH: Trịnh Ngọc Chiến

- MS :Trạm di ñộng.
- OSS : Phân hệ khai thác bảo dưỡng.
- PSPDN : Mạng số liệu công cộng chuyển mạch gói
- CSPDN : Mạng số liệu công cộng chuyển mạch kênh
- PSTN : Mạng ñiện thoại chuyển mạch công cộng.
- PLMN : Mạng di ñộng mặt ñất.
- ISDN : Mạng số dịch vụ tích hợp

- OMC : Trung tâm khai thác và bảo dưỡng.
2.1.4 Sự phát triển của công nghệ GSM ở Việt Nam:
Công nghệ GSM ñã vào Việt Nam từ năm 1993. Hiện nay, ba nhà cung cấp di
ñộng công nghệ GSM lớn nhất của Việt Nam là VinaPhone, MobiFone và Viettel
Mobile, cũng là những nhà cung cấp chiếm thị phần nhiều nhất trên thị trường với số
lượng thuê bao mới tăng chóng mặt trong thời gian vừa qua.
Hiện nay có ñến hơn 85% người dùng hiện nay ñang là khách hàng của các nhà
cung cấp dịch vụ theo công nghệ GSM.
Cho tới thời ñiểm này, thị trường thông tin di ñộng của Việt Nam ñã có
khoảng70 triệu thuê bao di ñộng. Khi mà ba “ñại gia” di ñộng của Việt Nam là
VinaPhone, MobiFone và Viettel ñều tăng trưởng rất nóng với số lượng thuê bao mỗi
ngày phát triển ñược lên tới hàng trăm ngàn thuê bao.
2.2 Tổng quát về SMS:
2.2.1: Giới thiệu về SMS:
SMS là từ viết tắt của Short Message Service. ðó là một công nghệ cho phép
gửi và nhận các tin nhắn giữa các ñiện thoại với nhau. SMS xuất hiện ñầu tiên ở Châu
Âu vào năm 1992. Ở thời ñiểm ñó, nó bao gồm cả các chuẩn về GSM (Global System
for Mobile Communication). Một thời gian sau ñó, nó phát triển sang công nghệ
7


GVHD: TS.Nguyễn Thị Thủy

SVTH: Trịnh Ngọc Chiến

wireless như CDMA và TDMA. Các chuẩn GSM và SMS có nguồn gốc phát triển bởi
ETSI (European Telecommunication Standards Institute). Ngày nay 3GPP (Third
Generation Partnership Project) ñang giữ vai trò kiểm soát về sự phát triển và duy trì
các chuẩn GSM và SMS.
Như chính tên ñầy ñủ của SMS là Short Message Service, dữ liệu có thể ñược

lưu giữ bởi một SMS là rất giới hạn. Một SMS có thể chứa tối ña là 140 byte (1120
bit) dữ liệu. Vì vậy, một SMS có thể chứa:
- 160 ký tự nếu mã hóa ký tự 7 bit ñược sử dụng (phù hợp với mã hóa các ký tự latin
như alphatet của tiếng Anh).
- 70 ký tự nếu như mã hóa ký tự 16 bit Unicode UCS2 ñược sử dụng (dùng cho các
ký tự không phải mã latin như chữ Trung Quốc…)
SMS dạng text hỗ trợ nhiều ngôn ngữ khác nhau. Nó có thể hoạt ñộng tốt với nhiều ngôn
ngữ mà có hỗ trợ mã Unicode, bao gồm Arabic, Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc…
Bên cạnh gửi tin nhắn dạng text thì tin nhắn còn có thể mang dữ liệu dạng
binary. Nó cho phép gửi nhạc chuông, hình ảnh cùng nhiều tiện ích khác tới ñiện
thoại khác.
2.2.2 Cấu trúc một tin nhắn SMS:
Nội dung của 1 tin nhắn SMS khi ñược gửi ñi chia làm 5 ph ần như sau:

Hình 2. 3:Cấu trúc của một tin nhắn SMS
- Instructions to air interface: chỉ thị dữ liệu kết nối với air interface (giao diện
không khí).
- Instructions to SMSC: chỉ thị dữ liệu kết nối với trung tâm tin nhắn SMSC.
- Instructions to handset: chỉ thị dữ liệu kết nối bắt tay.

8


GVHD: TS.Nguyễn Thị Thủy

SVTH: Trịnh Ngọc Chiến

- Instructions to SIM (optional): chỉ thị dữ liệu kết nối, nhận biết SIM.
- Message body: nội dung tin nhắn SMS.
2.2.3 Ưu ñiểm của SMS:

- Tin nhắn có thể ñược gửi và ñọc tại bất kỳ thời ñiểm nào.
- Tin nhắn SMS có thể ñược gửi tới các ñiện thoại dù chúng ñang bị tắt nguồn.
- Ít gây phiền phức trong khi bạn vẫn có thể giữ liên lạc với người khác.
- ðược sử dụng trên các ñiện thoại di ñộng khác nhau và có thể gửi cùng mạng hoặc
khác mạng ñều ñược.
- Phù hợp với các ứng dụng wireless sử dụng cùng với nó như: chức năng SMS
ñược hỗ trợ 100% bởi các ñiện thoại sử dụng công nghệ GSM có thể gửi nhạc chuông,
hình ảnh…, hỗ trợ chi trả các dịch vụ trực tuyến download nhạc chuông…
2.2.4 Tin nhắn SMS chuỗi/tin nhắn SMS dài:
ðể khắc phục khuyết ñiểm mang lượng giới hạn dữ liệu, một mở rộng mới ra
ñời ñó là SMS chuỗi (SMS dài). Một SMS dạng text dài có thể chứa nhiều hơn 160 ký
tự theo chuẩn dùng trong tiếng Anh. SMS chuỗi có cơ cấu hoạt ñộng như sau: ñiện
thoại di ñộng sẽ chia tin nhắn dài ra thành nhiều phần nhỏ và sau ñó gửi các phần nhỏ
này như tin nhắn SMS ñơn. Khi các tin nhắn SMS này ñã ñược gửi tới ñích hoàn toàn
thì nó sẽ ñược kết hợp lại với nhau trên máy di ñộng của người nhận.
Khó khăn của SMS chuỗi là nó ít ñược hỗ trợ nhiều so với SMS ở các thiết bị
có sử dụng sóng wireless.
2.2.5 SMS center/SMSC:
Một SMS Center (SMSC) là nơi chịu trách nhiệm luân chuyển các hoạt ñộng
liên quan tới SMS của một mạng wireless. Khi một tin nhắn SMS ñược gửi ñi từ một
ñiện thoại di ñộng thì trước tiên nó sẽ ñược gửi tới một trung tâm SMS. Sau ñó, trung
tâm SMS này sẽ chuyển tin nhắn này tới ñích (người nhận). Một tin nhắn SMS có thể
phải ñi qua nhiều hơn một thực thể mạng (netwok) (chẳng hạn như SMSC và SMS
gateway) trước khi ñi tới ñích thực sự của nó. Nhiệm vụ duy nhất của một SMSC là
9


GVHD: TS.Nguyễn Thị Thủy

SVTH: Trịnh Ngọc Chiến

luân chuyển các tin nhắn SMS và ñiều chỉnh quá trình này cho ñúng với chu trình của
nó. Nếu như máy ñiện thoại của người nhận không ở trạng thái nhận (bật nguồn) trong
lúc gửi thì SMSC sẽ lưu trữ tin nhắn này. Và khi máy ñiện thoại của người nhận mở
nguồn thì nó sẽ gửi tin nhắn này tới người nhận.
Thường thì một SMSC sẽ họat ñộng một cách chuyên dụng ñể chuyển lưu
thông SMS của một mạng wireless. Hệ thống vận hành mạng luôn luôn quản lí SMSC
của riêng nó và ví trí của chúng bên trong hệ thống mạng wireless. Tuy nhiên hệ
thống vận hành mạng sẽ sử dụng một SMSC thứ ba có vị trí bên ngoài của hệ thống
mạng wireless.
Bạn phải biết ñịa chỉ SMSC của hệthống vận hành mạng wireless ñể sử dụng,
tinh chỉnh chức năng tin nhắn SMS trên ñiện thoại của bạn. ðiển hình một ñịa chỉ
SMSC là một số ñiện thoại thông thường ở hình thức, khuôn mẫu quốc tế. Một ñiện
thoại nên có một thực ñơn chọn lựa ñể cấu hình ñịa chỉ SMSC. Thông thường thì ñịa
chỉ ñược ñiều chỉnh lại trong thẻ SIM bởi hệ thống mạng wireless. ðiều này có nghĩa
là bạn không cần phải làm bất cứ thay ñổi nào cả.
2.2.6 SMS quốc tế:
Các tin nhắn SMS giữa các nhà ñiều hành ñược chia ra làm hai hạng mục gồm
tin nhắn SMS giữa các nhà ñiều hành cục bộ và tin nhắn SMS giữa các nhà ñiều hành
quốc tế với nhau. Tin nhắn SMS giữa các nhà ñiều hành cục bộ là tin nh ắn mà ñược
gửi giữa các nhà ñiều hành trong cùng một quốc gia còn tin nhắn SMS giữa các nhà
ñiều hành quốc tế là tin nhắn SMS ñược gửi giữa các nhà ñiều hành mạng wireless ở
những quốc gia khác nhau.
Thường thì chi phí ñể gửi một tin nhắn SMS quốc tế thì cao hơn so với gửi
trong nước. Và chi phí gửi tin nhắn trong nội ạng thì ít hơn so với gửi cho mạng khác
trong cùng một quốc gia <= chi phí cho việc gửi tin nhắn SMS quốc tế.
Khả năng kết hợp của tin nhắn SMS giữa hai mạng wireless cục bộ hay thậm
chí là quốc tế là một nhân tố chính góp phần tới sự phát triển mạnh mẽ của hệ thống
SMS toàn cầu.

10


GVHD: TS.Nguyễn Thị Thủy

SVTH: Trịnh Ngọc Chiến

2.2.7 SMS gateway:
Một khó khăn của SMS là các SMSC ñược phát triển, xây dựng bởi các công ty
sử dụng giao thức truyền thông riêng của họ và hầu hết các giao thức này thuộc quyền
sở hữu riêng. Ví dụ như Nokia có một giao thức SMSC là CIMD, nhà ñiều hành CMG
lại có giao thức SMSC là EMI. Chúng ta không thể kết nối hai SMSC nếu chúng
không có cùng giao thức SMSC. ðể giải quyết vấn ñề này, một SMS gateway ñược
ñặt giữa hai giao thức SMSC khác nhau. Gateway này hoạt ñộng ở hai sóng mang
khác nhau ñể có thể gửi SMS cho nhau mà không gặp bất kỳ trở ngại nào.

Hình 2. 4:SMS gateway

11


GVHD: TS.Nguyễn Thị Thủy

SVTH: Trịnh Ngọc Chiến

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG
3.1 Mô-ñun SIM900A:
3.1.1 Giới thiệu chung:

Hình 3. 1:Mô-ñun SIM900A

SIM900A là module GSM/GPRS của hãng SIMCom ñược thiết kế dưới dạng
module chipset, nhỏ gọn, hoạt ñộng ổn ñịnh và phù hợp cho nhiều mục ñích sử dụng.
Module SIM900A có các tính năng cơ bản của một chiếc ñiện thoại như gọi ñiện thoại,
nhắn tin, truy cập GPRS,...
- Thông số:
Băng thông: SIM900A: Dual-band GSM/GPRS 900/1800MHz
Giao diện giao tiếp UART (hỗ trợ cả 3.3V và 5V)
ðiều khiển thông qua tập lệnh AT chuẩn (GSM 07.07 ,07.05) và các lệnh nâng
cấp của SIMCOM
Nguồn cấp: các nguồn có thể dùng
•

Adapter 5-12VDC, 2-3A. Jack cắm tròn 5mm.

•

Pin Lipo 1-cell (3.7V).
12


GVHD: TS.Nguyễn Thị Thủy

SVTH: Trịnh Ngọc Chiến

Nhiệt ñộ hoạt ñộng: -40°C ñến +85°C
Kích thước: 63.5mm x 43.2mm x 12.0mm
3.1.2 Sơ ñồ khối:

Hình 3. 2:Sơ ñồ khối của Mô-ñun SIM

13


GVHD: TS.Nguyễn Thị Thủy

SVTH: Trịnh Ngọc Chiến

3.1.3 Sơ ñồ chân:

Hình 3. 3:Sơ ñồ chân của Mô-ñun SIM900A

3.1.3 Các lệnh cơ bản của mô-ñun SIM900A:
AT
Lệnh AT là lệnh kiểm tra. Khi gửi lệnh AT mà SIM900(A) trả lời OK tức SIM900(A)
ñang hoạt ñộng bình thường.
Máy tính hỏi:
AT
SIM900(A) trả lời:
AT
OK
14


GVHD: TS.Nguyễn Thị Thủy

SVTH: Trịnh Ngọc Chiến

ATD
Lệnh ATD dùng ñể thực hiện cuộc gọi. Cú pháp ATD[số ñiện thoại];. Chú ý là có ký
tự dấu chấm phẩy ở cuối. Khi SIM900(A) trả lời OK thì cuộc gọi thực hiện thành

công, ñang chờ ñầu dây bên kia trả lời. Nếu không hãy kiểm tra lại việc lắp SIM Card,
Anten...
Máy tính hỏi:
ATD0913005013;
SIM900(A) trả lời:
ATD0913005013;
OK
ATH
Lệnh ATH dùng ñể ngắt/dừng cuộc gọi ñang thực hiện.
Máy tính hỏi:
ATH
SIM900(A) trả lời:
ATH
OK
AT+CMGS
Lệnh AT+CMGS dùng ñể gửi tin nhắn ký tự. Cú pháp AT+CMGS="[số ñiện
thoại]". Sau khi SIM900(A) nhận ñược lệnh này sẽ trả về ký tự ">". Tiếp ñó
bạn gửi tiếp nội dung tin nhắn và kết thúc phần tin nhắn bằng 0x1A và 0x00.
Máy tính hỏi:
AT+CMGS="0913005013"
15


GVHD: TS.Nguyễn Thị Thủy

SVTH: Trịnh Ngọc Chiến

SIM900(A) trả lời:
>
Máy tính hỏi:

Hello$1A$00
SIM900(A) trả lời:
Hello
+CMGS: <mr>
OK
Trong ñó <mr> (Message Reference) là một số.
3.2 Vi ñiều khiển ATmega32:
3.2.1 Giới thiệu chung:
ATmega32 là vi ñiều khiển 8 bit dựa trên kiến trúc RISC. Nhân AVR kết hợp
tập lệnh ñầy ñủ với 32 thanh ghi ña năng. Tất cả các thanh ghi liên kết trực tiếp với
khối xử lý số học và logic (ALU) cho phép 2 thanh ghi ñộc lập ñược truy cập trong
một lệnh ñơn trong 1 chu kỳ ñồng hồ.
ATmega32 có các ñặc ñiểm sau: 32KB bộ nhớ Flash với khả năng ñọc trong khi
ghi, 1024 bytes bộ nhớ EEPROM, 2KB bộ nhớ SRAM, 32 thanh ghi chức năng chung,
32 ñường vào ra chung, 3 bộ ñịnh thời/bộ ñếm, ngắt nội và ngắt ngoại, USART, giao
tiếp nối tiếp 2 dây, 8 kênh ADC 10 bit,....ATmega 32 hỗ trợ ñầy ñủ các chương trình
và công cụ phát triển hệ thống như: trình dịch C, macro assemblers, chương trình mô
phỏng/sửa lỗi, kit thử nghiệm, ...
Cấu trúc nhân AVR
CPU của AVR có chức năng bảo ñảm sự hoạt ñộng chính xác của các chương trình.
Do ñó nó phải có khả năng truy cập bộ nhớ, thực hiện các quá trình tính toán, ñiều
khiển các thiết bị ngoại vi và quản lý ngắt.
16