THIẾT kế xây DỰNG MẠCH QUANG báo sử DỤNG LED MA TRẬN 8x32 điều KHIỂN BẰNG TIN NHẮN điện THOẠI SMS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Vũ Đức Sáng

THIẾT KẾ XÂY DỰNG MẠCH QUANG BÁO SỬ DỤNG
LED MA TRẬN 8X32 ĐIỀU KHIỂN BẰNG TIN NHẮN
ĐIỆN THOẠI SMS

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: Điện tử viễn thông

HÀ NỘI - 2018


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Vũ Đức Sáng

THIẾT KẾ XÂY DỰNG MẠCH QUANG BÁO SỬ DỤNG
LED MA TRẬN 8X32 ĐIỀU KHIỂN BẰNG TIN NHẮN
ĐIỆN THOẠI SMS

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: Điện tử viễn thông

Cán bộ hướng dẫn: Th.S Nguyễn Công Nam

HÀ NỘI - 2018

TÓM TẮT

Tóm tắt: Ngày nay với sự phát triển của xã hội cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, cho
nên nhu cầu về thông tin trở nên thiết yếu đối với con người trong cuộc sống cũng như trong hoạt
động sản xuất kinh doanh. Việc đưa thông tin quảng cáo đến với người tiêu dùng, đến với xã hội
trở nên dễ dàng và nhanh chóng. Thông qua nhiều hình thức quảng cáo khác nhau mà các doanh
nghiệp giới thiệu sản phẩm của mình đến mọi người. Trong nhiều hình thức đa dạng của thông tin
quảng cáo như báo, đài, tivi, tờ rơi, áp phích thì việc dùng bảng thông tin điện tử là một cách đơn
giản và hiệu quả để quảng cáo. Trong thực tế bắt gặp rất nhiều bảng thông tin như vậy. Khi đi
vào một hiệu sách có thể biết được hiệu sách đó bán loại sách gì, giá cả ra sao là nhờ vào bảng
đèn quang báo rất bắt mắt trước cửa hiệu. Hoặc khi vào sân bay, biết được giờ giấc các chuyến
bay, các thông báo ngắn của phi trường, cũng là nhờ vào quang báo. Với mong muốn giới thiệu
những ứng dụng cơ bản của Quang báo trong đời sống hiện đại. Đây là lý do tại sao em lựa chọn
đề tài “ THIẾT KẾ XÂY DỰNG MẠCH QUANG BÁO SỬ DỤNG LED MA TRẬN 8X32
ĐIỀU KHIỂN BẰNG TIN NHẮN ĐIỆN THOẠI SMS ”
Từ khóa: Quang báo điều khiển bằng SMS, LED ma trận điều khiển bằng tin nhắn.

Hà Nội, ngày tháng năm 2018
Xác nhận của GVHD


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế xây dựng mạch quang báo
sử dụng led ma trận 8x32 điểu khiển bằng tin nhắn điện thoại sms ” là công trình của
riêng em, không sao chép của người khác Mọi trích dẫn, tài liệu sử dụng trong bản đồ án
này đều được ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo. Nếu không đúng như đã nêu trên, em
xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về đề tài này.

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Sinh viên

Vũ Đức Sáng


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU............................................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI..............................................................................2
1.1.

Tổng quan về đề tài quang báo..............................................................................2

1.2.

Ứng dụng mạch quang báo....................................................................................2

1.3.

Ưu điểm và khuyết điểm của đề tài.......................................................................2

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC LINH KIỆN TRONG MẠCH..............4
2.1.

Giới thiệu về GSM..................................................................................................4

2.1.1. Đặc điểm của hệ thống GSM...............................................................................6
2.1.2.
2.2.

Các dịch vụ của hệ thống GSM........................................................................7

Giới thiệu về quang báo..........................................................................................9

2.2.1.

Hệ thống quang báo dùng LED 7 thanh..........................................................9

2.2.2.

Hệ thống quang báo dùng LED đơn..............................................................10

2.2.3.

Hệ thống quang báo dùng LCD......................................................................11

2.2.4.

Hệ thống quang báo dùng LED ma trận........................................................11

2.2.4.1. Nguyên tắc làm sáng đèn trên bảng led.......................................................12
2.3.

Giới thiệu về Moudule sim 900A..........................................................................15

2.3.1.

Tổng quan về Module sim 900A.....................................................................15

2.3.2.

Đặc điểm của module sim 900a......................................................................15

2.4.

Giớ thiệu về Board mạch vi xử lý Arduino Uno R3...........................................19

2.4.1.

Giới thiệu Chung về Arduino.........................................................................19

2.4.2.

Chức năng của bo mạch Arduino..................................................................20

2.4.3.

Chuẩn giao tiếp...............................................................................................21

2.4.4.

Tìm hiểu về Arduino IDE...............................................................................22

2.4.5.

Bo mạch Arduino Uno R3..............................................................................23


CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG MẠCH QUANG BÁO SỬ DỤNG MA
TRẬN LED 8X32 ĐIỀU KHIỂN BẰNG TIN NHẮN SMS.........................................27

3.1.

Sơ đồ khối của mạch.............................................................................................27

3.1.1.

Chức năng các khối........................................................................................27

3.1.2.

Sơ đồ kết nối....................................................................................................28

3.2.

Sơ đồ nguyên lý.....................................................................................................29

3.2.1.

Nguyên lý hoạt động của mạch.......................................................................29

3.2.2.

Các bước vẽ sơ đồ nguyên lý trên Altium.......................................................29

3.3.

Sơ đồ mạch in........................................................................................................32

3.4.

Chương trình.........................................................................................................33

3.4.1. Cách nạp chương trình cho Arduino Uno Code được lấy mẫu trên Arduino
IDE có sẵn .....................................................................................................................33
3.4.2.

Lưu đồ thuật toán...............................................................................................40

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI.......................41
4.1.

Kết luận.................................................................................................................41

4.2.

Hướng phát triển của đề tài.................................................................................41

PHỤ LỤC........................................................................................................................ 42


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Các kí hiệu hệ thống GSM..........................................................................5
Bảng 2.2. Chân board mạch Arduino Uno...................................................................24
Bảng 2.3. Thông số của Arduino Uno R3....................................................................25


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Cấu trúc hệ thống GSM...............................................................................5
Hình 2.2. Phân cấp cấu trúc địa lí mạng GSM.............................................................6
Hình 2.3. Cấu trúc của 1 tin nhắn................................................................................8

Hình 2.4. LED 7 thanh................................................................................................10
Hình 2.5. LED đơn......................................................................................................11
Hình 2.6. LCD.............................................................................................................11
Hình 2.7. LED ma trận 8x32.......................................................................................12
Hình 2.8. Quá trình quét cột của led............................................................................13
Hình 2.9. Sơ đồ nguyên lý của ma trận LED 8x8........................................................14
Hình 2.10. Module Sim 900a.......................................................................................15
Hình 2.11. Các thành phần chính trong Module sim 900A..........................................17
Hình 2.12. Giao diện Arduino IDE..............................................................................22
Hình 2.13. Board mạch Arduino Uno R3.....................................................................23
Hình 3.1. Sơ đồ khối của mạch....................................................................................27
Hình 3.2. Kết nối giữa Arduino Uno R3 và Module Sim 900a....................................28
Hình 3.3. Kết nối giữa Arduino Uno R3 và Led ma trận 8x32....................................28
Hình 3.4. Thêm file schematic và file PCB.................................................................30
Hình 3.5. Thêm thư viện linh kiện...............................................................................31
Hình 3.6. Linh kiện đã lấy trong thư viện riêng...........................................................31
Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý của mạch............................................................................32
Hình 3.8. Sơ đồ mạch in..............................................................................................33
Hình 3.9. Kết nối Arduino Uno với máy tính qua cáp USB.........................................34
Hình 3.10. Hình ảnh cửa sổ run khi kết nối giữa Arduino và máy tính........................34
Hình 3.11. Cửa sổ Device Manager kết nối giữa Arduino với máy tính......................35


Hình 3.12 Cổng kết nối ở đây là cổng COM3.............................................................35
Hình 3.13. cửa sổ khỏi động Arduino IDE...................................................................36
Hình 3.14. Hình ảnh của sổ chọn Arduino Uno...........................................................36
Hình 3.15. Cửa sổ chọn cổng Arduino đang kết nối với máy tính...............................37
Hình 3.16. Cửa sổ xác nhận cổng COM của Arduino IDE..........................................37
Hình 3.17. Cửa sổ chọn AVR ISP................................................................................37
Hình 3.18. Cửa sổ chọn Blink......................................................................................38

Hình 3.19. Cửa sổ Blink..............................................................................................38
Hình 3.20. Hình ảnh uploading thành công.................................................................39
Hình 3.21. Lưu đồ thuật toán của mạch........................................................................40


BẢNG KÝ HIỆU VIẾT TẮT
Từ viết
tắt

Tên đầy đủ

Nghĩa tiếng việt

GSM

Global System for Mobile
Communication

Hệ thống thông tin di động
toàn cầu

ĐTDĐ

cellular phone

Điện thoại di động

3GPP

3rd Generation Partnership Project

Dự án hợp tác thế hệ 3

NSS

Network Swtiching SubSystem.

Hệ thống con chuyển mạng

OMS

Operation and Maintenance SubSystem Hệ thống vận hành và bảo trì

G-MSC

Gateway - Mobile Service Switching
Center

Cổng - Trung tâm chuyển
mạch dịch vụ di động

ETSI

European Teleccommunication
Standards Institute

Viện tiêu chuẩn viễn thông
châu Âu

SMS

Short Message Service

Dịch vụ nhắn tin ngắn


MỞ ĐẦU
Với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, cuộc sống con người ngày
càng trở nên tiện nghi và hiện đại hơn. Điều đó đem lại nhiều giải pháp tốt hơn, đa dạng
hơn trong việc xử lý những vấn đề tưởng chừng như rất phức tạp gặp phải trong cuộc
sống. Việc ứng dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật hiện đại trong tất cả các lĩnh vực đã
và đang rất phổ biến trên toàn thế giới, thay thế dần những phương thức thủ công, lạc hậu
và ngày càng được cải tiến hiện đại hơn. Cùng với sự phát triển chung đó, nước ta cũng
đang mạnh mẽ tiến hành công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước để theo kịp
sự phát triển của các nước trong khu vực và trên thế giới. Trong đó lĩnh vực điện tử đang
ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế và đời sống con người. Sự
phổ biến của nó đóng góp không nhỏ tới sự phát triển của tất cả các ngành sản xuất, giải
trí, trong những năm gần đây đặc biệt trong lĩnh vực giải trí, quảng cáo đã có sự phát triển
mạnh mẽ với nhiều hình thức, phương pháp tiếp cận, quảng bá và chia sẻ thông tin hiện
đại và toàn diện hơn. Với lòng đam mê, yêu thích của mình trong lĩnh vực này, em đã
quyết định chọn đề tài “Thiết kế xây dựng mạch quang báo sử dụng led ma trận 8x32
điểu khiển bằng tin nhắn điện thoại sms” làm đồ án tốt nghiệp. Trong đồ án này, em
tìm hiểu về cách thực hiện xây dựng thiết kế một mạch về quang báo hoàn chỉnh được
điều khiền thông qua những tin bắng điện thoại. Thực hiện mô phỏng, thiết kế và thi công
một sản phẩm thực có chức năng đáp ứng yêu cầu của đề tài.
Trong thời gian làm đồ án, do hạn chế về thời gian và kinh nghiệm cũng như kiến thức
nên em đã gặp không ít khó khăn. Tuy nhiên, với sự nỗ lực của bản thân cũng như sự chỉ
bảo, hướng dẫn tỉ mỉ cụ thể của thầy giáo Th.S. Nguyễn Công Nam, đã giúp em hoàn
thành đồ án. Song trong quá trình thực hiện đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót về
nội dung cũng như về hình thức trình bày, em rất mong được nhận đánh giá của các

thầy/cô trong hội đồng, cũng như sự góp ý từ thầy/cô để đồ án được hoàn thiện hơn. Em
xin chân thành cảm ơn!

1


1.1.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
Tổng quan về đề tài quang báo

Quang báo là hình thức thông báo trên bảng đèn. Bảng đèn quang báo gồm nhiều
ma trận LED ghép lại, mỗi một ma trận biểu diễn một kí tự. Tùy chiều dài của bảng đèn
mà có thể hiển thị những bản tin có độ dài khác nhau. Với sự ra đời của điện thoại di
động, chúng có những tính năng ưu việt như khả năng gọi điện, nhắn tin, truy cập
internet,vv...mà quan trọng hơn là chúng có thể kết hợp với nhiều thiết bị ngoại vi tùy
theo mục đích cụ thể, mà việc trao đổi và điều khiển trở nên đơn giản. Dựa vào tính đa
dạng của điện thoại đi động người ta tìm cách ứng dụng nó vào mục đích quảng cáo,
chẳng hạn như dùng trong quang báo. Nhờ vậy, việc thiết kế phần cứng cho quang báo trở
thành ít phức tạp hơn, nhưng độ tin cậy cao hơn. Có rất nhiều mạch quang báo khác nhau
ví dụ như mạch quang báo được điều khiển bởi bàn phím máy tính thông qua cáp nối
USB, mạch quang báo được điều khiển thông qua ứng dụng trên điện thoại thông qua
sóng wifi, và hôm nay em xin giới thiệu mạch quang báo được điều khiển bằng tin nhắn
điện thoại sms với mo hình thu nhỏ.
1.2.

Ứng dụng mạch quang báo

Như đã nói ở trên, đề tài này có ứng dụng rất lớn trong linh vực thông tin, quảng
cáo, đặc biệt là trong thời đại thông tin hiện nay, khi mà thông tin quảng cáo phải luôn

luôn được cập nhập hay nói cách khác là phải linh hoạt trong việc đưa thông tin đến công
chúng. Đề tài có thể áp dụng cho những khu vực công cộng, công sở, phòng ban... với
nhiều mục đích khác nhau không đơn giản là quảng cáo thông thường.
1.3.

Ưu điểm và khuyết điểm của đề tài
Ưu điểm:

Mạch điện tử trên dùng trong việc quảng cáo, thông báo...rất sinh động, việc thay
đổi nội dung quảng cáo hay cách thực hiện dễ dàng ít tốn kém, có thể sử dụng ở nhiều nơi
như: trong nhà ga, sân bay... So với việc dùng băng ron hay bảng quảng cáo dán đề cal thì
nó tiện dụng và việc thay đổi nội dung dễ dàng hơn.

2


Khuyết điểm:
So với việc dùng các bảng quảng cáo thông thường thì việc dùng bảng điện tử có
giá thành cao và việc sử dụng nó đòi hỏi người dùng phải có kiến thức sơ về điện tử. Khi
bị hỏng hóc việc thay thế và sửa chữa có thể tốn nhiều tiền của.

3


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC LINH KIỆN TRONG MẠCH
2.1.

Giới thiệu về GSM

Hệ thống thông tin di động toàn cầu (tiếng Anh: Global System for Mobile

Communication; tiếng Pháp: Groupe Spescial Mobile; viết tắt: GSM) là một công nghệ
dùng cho mạng thông tin di động. Dịch vụ GSM được sử dụng bởi hơn 2 tỉ người trên 212
quốc gia và vùng lãnh thổ. Các mạng thông tin di động GSM cho phép có thể kết nối
(roaming) với nhau. Do đó, những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác
nhau có thể được sử dụng nhiều nơi trên thế giới.
GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động (ĐTDĐ) trên thế giới. Khả năng
phủ sóng rộng khắp nơi của chuẩn GSM làm cho nó trở nên phổ biến trên thế giới, cho
phép người sử dụng có thể sử dụng ĐTDĐ của họ ở nhiều vùng trên thế giới. GSM được
xem như là một hệ thống ĐTDĐ thế hệ thứ hai (sencond generation, 2G). GSM là một
chuẩn mở, hiện tại nó được phát triển bởi 3rd Generation Partnership Project (3GPP).
Mạng GSM hoạt động trên 4 băng tần, hầu hết hoạt động ở băng tần 900 MHz và 1800
MHz, vài nước Châu Mỹ sử dụng băng tần 850 MHz và 1900 MHz.
Ở Việt Nam thường sử dụng phổ biến băng tần 900 MHz và 1800 MHz đối với
mạng Mobiphone và Viettel. Đối với băng tần 900 MHz truyền dẫn tín hiệu bằng 2 đường
uplink (dải tần số từ 890 – 915 MHz) và downlink (dải tần số từ 935 – 960 MHz), chia
băng tần thành 124 kênh với độ rộng băng thông 25 MHz và khoảng cách mỗi kênh là
200KHz.
Công nghệ GSM được xây dựng trên cơ sở hệ thống mở nên nó dễ dàng kết nối các
thiết bị khác nhau từ các nhà cung cấp thiết bị khác nhau. Mỗi mạng GSM bất kì bao gồm
các phân hệ sau:
- Phân hệ chuyển mạch NSS: Network Swtiching SubSystem.
- Phân hệ vô tuyến RSS = BSS + MS: Radio SubSystem.
- Phân hệ vận hành và bảo dưỡng OMS: Operation and Maintenance SubSystem.

4


Hình 2.1. Cấu trúc hệ thống GSM
Bảng 2.1. Các kí hiệu hệ thống GSM
OSS

AUC
HLR

Phân hệ khai thác và hỗ trợ
Trung tâm nhận thực
Bộ ghi định vị thường trú

BTS
MS
ISDN

Trạm vô tuyến gốc
Trạm di động
Mạng số liên kết đa
dịch vụ

MSC

Tổng đài di động

PSTN

Mạng chuyển mạch
điện thoại công
cộng

BSS

Phân hệ trạm gốc

PSPDN

Mạng chuyển mạch
gói công cộng

BSC

Bộ điều khiển trạm gốc

CSPDN

Mạng số liệu chuyển
mạch kênh công cộng

OM
C

Trung tâm khai thác và bảo
dưỡng

PLMN

Mạng di động mặt đất
công cộng

SS
VLR

Phân hệ chuyển mạch
Bộ ghi định vị tạm trú

5


EIR

Thanh ghi nhận dạng thiết bị

2.1.1. Đặc điểm của hệ thống GSM
Mọi mạng điện thoại cần một cấu trúc nhất định để định tuyến các cuộc gọi đến tổng
đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao bị gọi. Ở một mạng di động, cấu trúc này rất quan
trọng do tính lưu thông của các thuê bao trong mạng. Trong hệ thống GSM, mạng được
phân chia thành các phân vùng sau:

Hình 2.2. Phân cấp cấu trúc địa lí mạng GSM
Vùng phục vụ GSM là toàn bộ vùng phục vụ do sự kết hợp của các quốc gia thành
viên nên những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau có thể sử
dụng được nhiều nơi trên thế giới. Tất cả các cuộc gọi vào hay ra mạng GSM/PLMN đều
được định tuyến thông qua tổng đài vô tuyến cổng G-MSC (Gateway - Mobile Service
Switching Center). G-MSC làm việc như một tổng đài trung kế vào cho GSM/PLMN.
Vùng phục vụ MSC là một bộ phận của mạng được một MSC quản lý. Để định
tuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động. Mọi thông tin để định tuyến cuộc gọi tới
thuê bao di động hiện đang trong vùng phục vụ của MSC được lưu giữ trong bộ ghi định
vị tạm trú VLR.
6


Vùng định vị là một vùng mà ở đó thông báo tìm gọi sẽ được phát quảng bá để tìm
một thuê bao di động bị gọi. Vùng định vị LAI được hệ thống sử dụng để tìm một thuê
bao đang ở trạng thái hoạt động. Hệ thống có thể nhận dạng vùng định vị bằng cách sử

dụng nhận dạng vùng định vị LAI (Location Area Identity):
LAI = MCC + MNC + LAC
MCC (Mobile Country Code): mã quốc gia
MNC (Mobile Network Code): mã mạng di động
LAC (Location Area Code) : mã vùng định vị (16 bit).
Vùng định vị được chia thành một số ô (cell) mà khi MS di chuyển trong đó thì
không cần cập nhật thông tin về vị trí với mạng. Cell là đơn vị cơ sở của mạng, là một
vùng phủ sóng vô tuyến được nhận dạng bằng nhận đạng ô toàn cầu.
2.1.2. Các dịch vụ của hệ thống GSM
Các dịch vụ viễn thông của hệ thống GSM rất đa đạng và phổ biến tồn tại cho đến
ngày nay bao gồm các nhóm dịch vụ cơ bản sau:
Dịch vụ thoại: là dịch vụ cơ bản nhất giúp con người có thể trao đổi thông tin với
nhau. Có nhiều dịch vụ thoại khác như: điện thoại dùng thẻ (cardphone), điện thoại di
động tốc độ thấp nội vùng (cityzone), điện thoại đi động (mobile phone)…
Dịch vụ nhắn tin: cho phép người sử dụng tiếp nhận các tin nhắn, dịch vụ này thuận
lợi cho người thường xuyên di chuyển mà vẫn nhận được thông tin với chi phí không
lớn.
Dịch vụ cho thuê kênh viễn thông: cung cấp các kênh tần số trong hệ thống phục vụ
cho dịch vụ giải trí trên các đài phát thanh và truyền hình…
Dịch vụ VoIP: dịch vụ này không chỉ truyền thoại mà còn có thể tích hợp cả dịch vụ
thoại, truyền hình và dữ liệu…
 Dịch vụ Nhắn tin 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. SMS xuất hiện đầu tiên ở Châu Âu vào
năm 1992. Ở thời điểm đó, nó bao gồm cả các chuẩn về GSM (Global System for Mobile
Communication). Một thời gian sau đó, nó phát triển sang công nghệ wireless như CDMA
và TDMA. Các chuẩn GSM và SMS có nguồn gốc phát triển bởi ETSI ( European

7

Teleccommunication Standards Institute). Ngày nay 3GPP (Third Generation Partnership
Project) đang gữi vai trò kiểm soát về sự phát triển và duy trì các chuẩn GSM và SMS.
Như chính tên đầy đủ của SMS là Short Message Service, dữ liệu có thể được (1120 bit)
dữ liệu. Vì vậy, một SMS có thể chứa:
160 ký tự nếu mã hóa ký tự 7 bit được sử dụng (phù hợp với mã hóa các ký tự
latinh như alphatet của tiếng anh)
70 ký tự nếu như mã hóa ký tự 16bit Unicode UCS2 được sử dụng (dùng cho
các ký tự không phải latinh nhữ chũ Trung Quốc...)
SMS dạng text hỗ trợ nhiều ngôn ngữ khác nhau. Nó có thể hoạt động tốt với nhiều
ngôn ngữ mà có hỗ trợ mã Unicode, bao gồm Arabic, Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc...
Bên cạch gửi tin nhắn dạng text thì tin nhắn còn có thể mạng dữ liệu dạng binary.
Nó cho phép gửi nhạc chuông, hình ảnh cùng nhiều tiện ích khác... tới điện thoại khác.
 Cấu trúc một tin nhắn SMS
Nội dung của một tin nhắn SMS khi được gửi đi chia làm 5 phần như sau:

Hình 2.3. Cấu trúc của 1 tin nhắn
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 SIM (optional): chỉ thị dữ liệu kết nối, nhận biết SIM
Message body: nội dung tin nhắn SMS
 Ưu điểm của SMS
- Tin nhắn có thể được gửi và đọc tại bất kỳ thời điểm nào
- Tin nhắn SMS có thể được gửi tới các điện thoại dù chúng đang bị tắt nguồn.
- Ít gây phiền phức trong khi bạn vẫn có thể gữi liên lạc với người khác.
- Được sử dụng trên các điện thoại di động khác nhau và có thể gửi cùng mạng
hoặc khác mạng đều được.

8

- Phù hợp với các ứng dụng wireless sử dụng cùng với nó như: chức năng SMS
được hỗ trợ 100% bởi các điện thoại sử dụng công nghệ GSM; có thể gửi nhạc chuông,
hình ảnh... hỗ trợ chỉ trả các dịch vụ trực tuyến download nhạc chuông...
2.2. Giới thiệu về quang báo
Các công nghệ thiết kế quang báo hiện nay gồm nhiều công nghệ ,song thường sủ
dụng Led 7 thanh, Led ma trận, LCD, Led đơn.
2.2.1. Hệ thống quang báo dùng LED 7 thanh
Trong các thiết bị, để báo trạng thái hoạt động của thiết bị đó cho người sử dụng với
thông số chỉ là các dãy số đơn thuần, thường người ta sử dụng "led 7 đoạn". Led 7 đoạn
được sử dụng khi các dãy số không đòi hỏi quá phức tạp, chỉ cần hiện thị số là đủ, chẳng
hạn led 7 đoạn được dùng để hiển thị nhiệt độ phòng, trong các đồng hồ treo tường bằng
điện tử, hiển thị số lượng sản phẩm được kiểm tra sau một công đoạn nào đó… Led 7
đoạn có cấu tạo bao gồm 7 led đơn có dạng thanh xếp theo hình và có thêm một led đơn
hình tròn nhỏ thể hiện dấu chấm tròn ở góc dưới, bên phải của led 7 đoạn, 8 led đơn trên
led 7 đoạn có Anode(cực +) hoặc Cathode (cực -) được nối chung với nhau vào một điểm,
được đưa chân ra ngoài để kết nối với mạch điện. 8 cực còn lại trên mỗi led đơn được đưa
thành 8 chân riêng, cũng được đưa ra ngoài để kết nối với mạch điện. Nếu led 7 đoạn có
Anode(cực +) chung, đầu chung này được nối với +Vcc, các chân còn lại dùng để điều
khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở
mức 0. Nếu led 7 đoạn có Cathode(cực -) chung, đầu chung này được nối xuống Ground
(hay Mass), các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led
chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 1. Vì led 7 đoạn chứa bên trong nó các
led đơn, do đó khi kết nối cần đảm bảo dòng qua mỗi led đơn trong khoảng 10mA-20mA
để bảo vệ led. Nếu kết nối với nguồn 5V có thể hạn dòng bằng điện trở 330Ω trước các
chân nhận tín hiệu điều khiển. Các điện trở 330Ω là các điện trở bên ngoài được kết nối
để giới hạn dòng điện qua led nếu led 7 đoạn được nối với nguồn 5v. Chân nhận tín hiệu a
điều khiển led a sáng tắt, ngõ vào b để điều khiển led b. Tương tự với các chân và các led
còn lại.

9


Hình 2.4. LED 7 thanh
2.2.2. Hệ thống quang báo dùng LED đơn
Diode này có thể phát ra màu sắc khác nhau. Tùy theo mức năng lượng giải phóng
cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau (tức màu sắc của LED sẽ khác
nhau). Mức năng lượng (và màu sắc của LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng
lượng của các nguyên tử chất bán dẫn. LED thường có điện thế phân cực thuận cao hơn
diode thông thường, trong khoảng 1,5 đến 3V. Nhưng điện thế phân cực nghịch ở LED thì
không cao. Do đó, LED rất dễ bị hư hỏng do điện thế ngược gây ra.
 Ưu điểm: Giá thành rẻ.
 Nhược điểm: Phải xếp LED theo những gì muốn hiển thị, không thể thay đổi
được, khó khăn trong việc thi công những bảng quang báo có diện tích lớn.

10


Hình 2.5. LED đơn
2.2.3. Hệ thống quang báo dùng LCD
Có rất nhiều loại LCD với nhiều hình dáng và kích thước khác nhau. Trong thời đại
hiện nay LCD cũng được ứng dụng khá nhiều trong lĩnh vực quang báo vì nó có khả năng
hiển thị các nội dung cần truyền tải tốt hơn và đưa lại kết quả tốt hơn nhiều so với các loại
hình quang báo khác. Nhưng trong thực tế loại hình này được sử dụng với tỉ lệ khá ít so
với các loại hình khác do giá thành và chi phí bảo dưỡng cao, khó khăn trong việc sửa
chữa, bảo dưỡng.

Hình 2.6. LCD
2.2.4. Hệ thống quang báo dùng LED ma trận

Bảng hiển thị ma trận LED (dot-matrix display) co rất nhiều loại và đủ kích cỡ to
nhỏ khác nhau, mỗi bảng gồm có rất nhiều LED đơn được ghép lại vời nhau thánh một
khối. Trong khối đó các LED đơn được sắp xếp theo các hàng và các cột, tại mỗi giao
11


điểm của hàng và cột là một LED đơn, và người ta thường phân biệt các loại bảng LED
theo số hàng và cột. Môt bảng led 5x7 tức là có 5 cột dọc và 7 hàng ngang, tổng cộng sẽ
có 5x7=35 led đơn được ghép lại. Cũng như vậy một bảng led 8x8 là có 8 hàng và 8 cột,
do đó có 64 led đơn ghép lại. Và nhiều loại cỡ to hơn như 16x16 hay 32x32. Trong đề tài
này chúng em sử dụng bảng led 8x32 tức là có 32 cột và 8 hàng, do đó có 256 led đơn
ghép lại.

Hình 2.7. LED ma trận 8x32
2.2.4.1. Nguyên tắc làm sáng đèn trên bảng led
Khi muốn làm sáng LED đơn, ta cần đưa điện áp dương vào chân Anode và điện áp
âm vào chân Cathode với giá trị thích hợp, khi đó LED sáng. Giá trị điện áp và dòng điện
tùy thuộc vào màu sắc từng loại LED. Dòng chảy qua các LED để đảm bảo độ sáng bình
thường là từ 10mA cho đến 25mA.
 Nguyên tắc quét bảng ma trận LED
Để hiển thị ký tự lên bảng LED, ở đây ta dùng phương pháp quét cột và xuất dữ liệu
hàng. Quá trình quét cột là ta gửi tín hiệu cho phép đến từng cột trong từng thời điểm.
Cùng lúc đó ta gửi dữ liệu hàng đến 8 hàng. Tín hiệu cho phép cột là mức logic ‘1’ và dữ
liệu hàng tương ứng là mức ‘0’ hay ‘1’ của từng hàng, mức ‘0’ ứng với LED sáng (on) và
mức ‘1’ là tắt (off ).
Đầu tiên ta đưa dữ liệu đến 8 hàng,

12

Kích hoạt cột thứ nhất và các LED tương ứng sẽ sáng. Tạo một thời gian trễ, sau
đó tắt cột thứ nhất.
Gửi tiếp giá trị dữ liệu 8 hàng của cột 2, kích hoạt cột thứ 2, tạo trễ và tắt cột thứ
hai.
Quá trình quét đó cứ tiếp diễn cho đến khi quét hết 32 cột của bảng LED. Việc
quét hiển thị này diễn ra trong thời gian rất ngắn, cỡ vài chục mili giây, ta sẽ thấy
hình ảnh hay chữ hiển thị trên bảng LED. Tuy rằng trong mỗi thời điểm chỉ có
một cột được sáng nhưng do thời gian quét rất nhanh và do hiện tượng lưu ảnh
trong võng mạc của mắt nên ta thấy hình ảnh xuất hiện liên tục. Tần số quét cần
phải đảm bảo sao cho đủ hoặc lớn hơn 24hinh/s. Thường ta chọn tần số quét từ
40Hz đến 100Hz hoặc có thể lớn hơn.
Dữ liệu hiển thị của hàng được lấy từ EEPROM hoặc từ Flash ROM của Vi Điều
Khiển hay từ ROM ngoài.

Hình 2.8. Quá trình quét cột của led
Trạng thái của một LED sẽ được quyết đinh bởi tín hiệu điện áp đi vào đồng thời cả
hai chân. Ví dụ để LED sáng thì điện áp 5V phải đưa vào chân dương và chân âm phải
được nối đất, LED sẽ tắt khi không có điện áp đưa vào chân dương. Vớí đề tài này em
chọn loại ma trận LED 8x8 để hiển thị. Ta có sơ đồ nguyên lý của ma trận LED 8x8:

13


Hình 2.9. Sơ đồ nguyên lý của ma trận LED 8x8
 Phương pháp tạo hiệu ứng chạy từ phải qua trái trên bảng LED
Sau khi đã hiển thị được hình ảnh lên bảng LED. Bây giờ ta sẽ tìm hiểu cách tạo
hiệu ứng chữ chạy trên bảng LED. Thủ thuật ở đây là quét và hiển thị một hình ảnh
trong một thời gian nhất định, sau đó ta dịch dữ liệu của các cột sang trái một vị trí, khi
đó ta sẽ tạo được hiệu ứng chữ chạy trên bảng LED.
Đề tài này ta sử dụng mạch mẫu là bảng LED 8x32, sử dụng 32 byte RAM làm

bộ đệm cho màn hình, lưu giá trị dữ liệu hàng của 32 cột. Bộ đệm được khai báo trong
RAM nội của chip atmega32 là một mảng gồm 33 phần tử. Chương trình hiển thị làm
nhiệm vụ đọc dữ liệu từ các vị trí 0 đến 32 của bộ đệm và đưa ra màn hình hiển thị.
Hiệu ứng chữ chạy được tạo ra bằng cách dịch giá trị các phần tử đi một vị trí (54,
43, 32, 21, 10 ) Sau mỗi lần dịch ta lại gọi chương trình hiển thị.
Sau mỗi lần dịch ta lại gọi chương trình hiển thị. Khi đó trên bảng LED ta sẽ
quan sát được hiệu ứng chữ chạy.

14


2.3. Giới thiệu về Moudule sim 900A
2.3.1. Tổng quan về Module sim 900A
Module GSM GPRS này được xây dựng dựa trên SIM900A GSM/GPRS của
SIMCOM. Hoạt động trên các tần số 900/ 1800 MHz. SIM900A có thể tự động tìm
kiếm hai băng tần này. Ngoài ra cũng có thể thiết lập các dải tần số thông qua tập lệnh
AT. Tốc độ truyền có thể được cấu hình từ 1200-115200 thông qua lệnh AT. Modem
GSM / GPRS có ngăn xếp TCP / IP nội bộ để cho phép bạn kết nối với internet qua
GPRS. SIM900A là một mô-đun không dây nhỏ gọn và đáng tin cậy. Đây là một
module GSM / GPRS hoàn chỉnh trong loại SMT và được thiết kế với một bộ xử lý
chip đơn cực mạnh kết hợp lõi AMR926EJ-S, cho phép bạn tận dụng các kích thước
nhỏ và các giải pháp hiệu quả về chi phí.

Hình 2.10. Module Sim 900a
2.3.2. Đặc điểm của module sim 900a
- Nguồn cung cấp khoảng 3,4 - 4,5V
- Băng tần: GSM 850Mhz EGSM 900Mhz, DCS 1800Mhz và PCS 1900Mhz Sim
900 có thể tự động tìm kiếm các băng tần.
-Phù hợp với GSM pha 2/2
-Loại GSM là loại MS nhỏ

15