Đồ án Thiết kế mạch báo động trộm vào nhà chuyển động qua điện thoại và loa bằng modul sim900a có code đầy đủ HUỲNH THÁI HOÀI lớp điện tử VIỄN THÔNG đồ án 2 đã thành công

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN
----------------

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ 2
Đề tài : Thiết kế mạch báo động chuyển động
qua điện thoại và loa
GVHD : Nguyễn Đỗ Dũng
Họ và tên: Huỳnh Thái Hoài
Mã SV: 4051080028
Lớp : Kỹ thuật điện tử - Truyền thơng
Khóa:2017-2022

Quy nhơn ngày 30 tháng 12 năm 2020
1


LỜI NĨI ĐẦU
Ngành cơng nghệ điện tử - viễn thơng đã có những bước phát triển mạnh mẽ
trong những năm vừa qua, đặc biệt là trong lĩnh vực vô tuyến và di động. Sự phát
triển của các công nghệ mới kéo theo là rất nhiều dịch vụ tiện ích mới ra đời đáp
ứng được nhu cầu ngày càng cao của xã hội. Điển hình là điện thoại di động - một
sản phẩm ứng dụng phổ biến của Viễn thông, sự ra đời của những thiết bị thông
minh khác là một điều tất yếu, nhằm phục vụ cho cuộc sống hiện đại và phát triển
của thời kỳ công nghệ số.
Sự phát triển của các loại máy, các thiết bị sử dụng trong ngôi nhà ở đã làm
thay đổi cuộc sống và không gian sống. Các thiết bị ngày càng hiện đại, tiện lợi và
thơng minh hơn. Tuy nhiên đó chỉ là những thay đổi cục bộ trong từng thiết bị. Các
thiết bị cịn có thể trở nên “thơng minh” một cách tổng thể nhờ những giải pháp
ngôi nhà thông minh - hiện cũng đang rất phát triển trên thị trường. Tất cả các hệ
thống, thiết bị đều được tự động hoá, được lập trình và hoạt động theo những kịch
bản tương ứng. Ngày nay, với công việc bộn bề, tấp nập và tình trạng an ninh kém

ổn định dẫn đến những tình huống như qn khóa nhà, khóa cửa, thậm chí dù đã
khóa cũng bị trộm phá hoại, đột nhập vào nhà. Đề phòng và xử lý các vụ trộm cắp,
đặc biệt là khi vắng nhà, điện thoại di động sẽ trở thành một thiết bị tối ưu để kết
hợp với các hệ thống cảnh báo, có thể thơng báo một cách nhanh chóng đến người
sử dụng để kịp thời nắm bắt tình hình và giải quyết từ xa (gọi điện nhờ trợ giúp từ
hàng xóm, báo cơng an,.. mà khơng cần phải lập tức về nhà, đặc biệt là trong
những trường hợp đang ở xa nhà : công tác, tham quan, nghỉ dưỡng, …). Để giải
quyết bài toán này, chúng em đã chọn “Hệ thống cảnh báo chống trộm qua mạng
di động GSM bằng dịch vụ thoại và Báo động loa” để làm đồ án tốt nghiệp, và
cũng là để ứng dụng vào thực tiễn những gì đã được học trong nhà trường.

2


Hệ thống cảnh báo chống trộm qua mạng di động GSM bằng dịch vụ
thoại và Báo động loa , nhằm mục đích:
- Biết được khi nào có trộm đột nhập vào nhà
- Kích hoạt chng cảnh báo chống trộm và gọi cảnh báo tới số điện thoại
của người sử dụng.
-Em xin chân thành cảm ơn cô giáo hướng dẫn T.s Nguyễn Đỗ Dũng đã có
những định hướng và góp ý q báu giúp em có thể hồn thành đồ án tốt nghiệp
của mình với kết quả tốt nhất.

3


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU..........................................................................................................2
MỤC LỤC................................................................................................................4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN...................................................................................7

I. Tầm quan trọng của hệ thống.............................................................................7
II. Mục đích nghiên cứu.........................................................................................7
III. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................8
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.......................................................................9
I. Mạng thông tin di động GSM.............................................................................9
1.1. Lịch sử phát triển mạng GSM......................................................................9
1.2. Cấu trúc hệ thống GSM..............................................................................10
1.3. Các dịch vụ của GSM.................................................................................11
1.3.1. Dịch vụ thoại........................................................................................11
1.3.2. Dịch vụ số liệu.....................................................................................11
1.3.3. Dịch vụ nhắn tin SMS..........................................................................11
1.3.4. Dịch vụ Wap.........................................................................................12
II. Các tập lệnh AT...............................................................................................12
2.1. Giới thiệu....................................................................................................12
2.2. Các tập lệnh AT cơ bản...............................................................................13
2.2.1. Các thuật ngữ.......................................................................................13
2.2.2. Cú pháp................................................................................................13
2.2.3. Các lệnh thiết lập và cài đặt cho tin nhắn SMS...................................15
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG................................................................16
4


I. Mô tả hệ thống..................................................................................................16
II. Sơ đồ nguyên lý và chức năng các khối..........................................................18
III. Cấu trúc từng khối.........................................................................................20
3.1. Khối xử lý trung tâm..................................................................................20
3.1.1. Tổng quan về họ vi điều khiển PIC......................................................20
3.1.1.1. Một số đặc tính của vi điều khiển PIC...........................................21
3.1.1.2. Giới thiệu về PIC16F8XX và PIC16F877A..................................22
3.1.2. Tổ chức bộ nhớ - Thanh ghi chức năng...............................................23

3.1.2.1. Sơ đồ chân vi điều khiển PIC16F877A.........................................23
3.1.2.2. Một vài thông số về vi điều khiển PIC16F877A...........................28
3.1.2.3. Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A..........................................29
3.1.2.4. Tổ chức bộ nhớ..............................................................................30
3.1.2.5. Các thanh ghi đặc biệt....................................................................33
3.2. Khối module SIM.......................................................................................37
3.2.1. Một vài thông số cơ bản.......................................................................38
3.2.2. Bảng mô tả chân của khối module SIM900A......................................39
3.2.3. Kết nối với Module SIM900A.............................................................45
3.3. Khối nguồn.................................................................................................46
3.4. Khối cảm biến............................................................................................48
3.5. Khối cảnh báo............................................................................................50
3.6.Ic thuật toán lm 358...................................................................................51
3.7 Biến trở 103...............................................................................................52
3.8 Transitor C1815........................................................................................53
3.9 Diode 1N4017..........................................................................................54
3.10 Thạch anh 20Mhz ...................................................................................55
3.11 Điện trở ...................................................................................................55
5


3.12 Tụ không phân cực 22p .......................................................................56
3.13 Led đơn ...............................................................................................57
CHƯƠNG 4: THI CÔNG MẠCH........................................................................58
I. Các bước tiến hành ........................................................................................58
II. Sơ đồ nguyên lí ...............................................................................................59
1

Nguyên lí hoạt động của mạch......................................................................59

III.Sơ đồ mạch in .................................................................................................59
IV Code chương trình ..........................................................................................61
V Thành phẩm thực tế ........................................................................................63
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM........................................................65
I. Kết quả..............................................................................................................65
II. Ưu, Khuyết điểm..............................................................................................65
2.1. Ưu điểm:.....................................................................................................65
2.2. Khuyết điểm:..............................................................................................65
III. Phương hướng phát triển đề tài.....................................................................65
KẾT LUẬN............................................................................................................66

6


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
I. Tầm quan trọng của hệ thống:
-Ngày nay, xã hội càng hiện đại, khoa học kỹ thuật càng phát triển thì cuộc sống
của con người càng đầy đủ tiện nghi và việc ứng dụng tự động hóa càng được rộng
rãi. Trong căn nhà thông minh, đồ dùng trong nhà từ phòng ngủ, phòng khách đến
toilet đều gắn các bộ điều khiển điện tử có thể kết nối với Internet và điện thoại di
động, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa hoặc lập trình cho thiết bị ở nhà
hoạt động theo lịch. Thêm vào đó, các đồ gia dụng có thể hiểu được ngơn ngữ của
nhau và có khả năng tương tác với nhau.
-Tạo ra những thiết bị thơng minh, giúp con người có thể kiểm soát các thiết bị
điện tử nhà ở được tự động an tồn ngơi nhà , cơng ty , đồng thời điều khiển chúng
từ xa.
-Trên đây cũng là những mục tiêu cuối cùng mà đồ án tốt nghiệp muốn hướng tới.
Đó thực sự là kết quả rất phù hợp với yêu cầu thực tiễn.
II. Mục đích nghiên cứu:
-Đồ án được nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến

thức đã được học trong nhà trường để thiết kế, tạo ra một hệ thống “Hệ thống
cảnh báo chống trộm qua mạng di động GSM bằng dịch vụ thoại và báo động
loa ” hoàn thiện. Hệ thống tích hợp module nhận cuộc gọi sử dụng mạng GSM,
module xử lý dữ liệu, module cảm biến, module điều khiển. Qua xử lí, dữ liệu sẽ
được gửi về thiết bị đầu cuối (mobile) của người sử dụng để báo tình trạng của
cảm biến và báo động cho người sử dụng khi có trộm.
-Hệ thống cảnh báo chống trộm qua điện thoại di động dùng cuộc thoại có chức
năng như sau:
7


- Kích hoạt chng loa báo động khi có trộm đột nhập và thực hiện gọi điện cảnh
báo cho người sử dụng.

III. Phương pháp nghiên cứu:
Trong đề tài này, em đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp tham khảo tài liệu: bằng cách thu thập thông tin chủ yếu từ
các bài viến trên internet của các nước khác và từ sách , tạp chí về điện tử, viễn
thông, truy cập từ mạng internet .
- Phương pháp quan sát: khảo sát một số mạch điện từ mạng internet, khảo
sát các điện thoại di động để chọn lựa phương án thiết kế cho hệ thống.
- Phương pháp thực nghiệm: từ những ý tưởng và kiến thức của em, kết hợp
sự hướng dẫn của giáo viên, em đã có được nhiều thiết kế khác nhau để từ đó chọn
lọc được hệ thống tối ưu nhất.

8


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GSM
I. Mạng thông tin di động GSM:

1.1. Lịch sử phát triển mạng GSM:
-GSM (Global System for Mobile communication) là hệ thống thơng tin di
động số tồn cầu, là cơng nghệ khơng 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: 400 Mhz, 900 Mhz, 1800 Mhz và 1900
Mhz, được tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) quy định.
-Do nó hầu như có mặt khắp mọi nơi trên thế giới nên khi các nhà cung cấp
dịch vụ thực hiện việc ký kết roaming với nhau nhờ đó mà thuê bao GSM có thể dễ
dàng sử dụng máy điện thoại GSM của mình bất cứ nơi đâu.
-Mặt thuận lợi to lớn của cơng nghệ GSM là ngồi việc truyền âm thanh với
chất lượng cao còn cho phép thuê bao sử dụng các cách giao tiếp khác rẻ tiền hơn
như là gửi/ nhận tin nhắn SMS. Ngoài ra để tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp
dịch vụ thì công nghệ GSM được xây dựng trên cơ sở hệ thống mở nên nó dễ dàng
kết nối các thiết bị khác nhau từ các nhà cung cấp thiết bị khác nhau.
-Ở nước ta, mạng thông tin di động đầu tiên ra đời vào năm 1992 với khoảng
5000 thuê bao. Hai nhà cung cấp dịch vụ thông tin di động lớn là Mobifone (VMS)
ra đời năm 1993 - liên doanh giữa cơng ty bưu chính viễn thơng VN (VNPT) và
tập đồn COMVIK và Vinafone của trung tâm dịch vụ viễn thông (GPC) thuộc
VNPT ra đời năm 1996. Đến năm 2002 Sfone của tập đoàn TELECOM của Hàn
Quốc và tháng 6/2004, Viettel của công ty Viễn Thông Quân Đội cùng bước vào
cuộc đua. Cuộc chạy đua của các nhà khai thác làm cho giá cước giảm xuống và
các dịch vụ ngày càng đa dạng.
9


1.2. Cấu trúc hệ thống GSM:
Một hệ thống GSM có thể được chia thành nhiều phân hệ sau đây:
- Phân hệ chuyển mạch (SS: Switchj Subsystem)
- Phân hệ trạm gốc (BSS: Base Station Subsystem)
- Phân hệ khai thác (OSS: Operation Subsystem)

- Trạm di động (MS: Mobile Station)

Truyền dẫn tin tức
Kết nối cuộc gọi và truyền
dẫn tin tức

Hình.1: Cấu trúc hệ thống GSM

1.3. Các dịch vụ của GSM:
1.3.1. Dịch vụ thoại:
Là dịch vụ quan trọng nhất của GSM. Nó cho phép các cuộc gọi hai hướng
diễn ra giữa người sử dụng GSM với thuê bao bất kỳ ở một mạng điện thoại nói
chung nào. Tốc độ truyền thoại trong GSM là 13kbps.
10


Dịch vụ cuộc gọi khẩn là một loại dịch vụ khác bắt nguồn từ dịch vụ thoại.
Nó cho phép người dùng có thể liên lạc với các dịch vụ khẩn cấp như cảnh sát hay
cứu hoả mà có thể có hay khơng có SIM card trong máy di động.
1.3.2. Dịch vụ số liệu:
GSM được thiết kế để đưa ra rất nhiều dịch vụ số liệu. Các dịch vụ số liệu
được phân biệt với nhau bởi người sử dụng phương tiện (người sử dụng các mạng
điện thoại PSTN, ISDN,…), bởi bản chất các luồng thông tin đầu cuối (dữ liệu thô,
fax, videotex, teletex…), bởi phương tiện truyền dẫn (gói hay mạch, đồng bộ hay
không đồng bộ…) và bởi bản chất thiết bị đầu cuối. Tốc độ truyền số liệu trên
mạng GSM là 9,6kbps
1.3.3. Dịch vụ nhắn tin SMS:
Là một loại dịch vụ số liệu. Dịch vụ nhắn tin ngắn SMS cho phép các thuê
bao GSM gửi cho nhau các bản tin chữ dài khơng q 160 kí tự.
Có thể sử dụng một trung tâm dịch vụ để một thuê bao đọc bản tin đến đó.

Sau đó bản tin sẽ được phát đến thuê bao. Nếu thuê bao ở ngoài vùng phủ của hệ
thống hay tắt nguồn, bản tin sẽđược lưu giữ và gửi đi khi thuê bao lại sẵn sàng. Có
thể thu hay gửi đicác thông báo ngắn ở trạng thái rỗi hay trong quá trình cuộc gọi.
1.3.4. Dịch vụ Wap:
Dịch vụ Wap được bắt đầu xây dựng và triển khai lần đầu tiên cách đây ba
năm ( vào giữa năm 1997). Dịch vụ giao thức ứng dụng không đây (Wap) ngày nay
đã trở nên phổ biến. Tiêu chí của dịch vụ rất đơn giản: cho phép thuê bao dùng
điện thoại di động, máy nhắn tin hoặc những thiết bị viễn thơng khác có hỗ trợ
Wap có thể truy cập một cách có giới hạn vào các trang wed để xem thơng tin về
thị trường chứng khốn, xem tin tức, gửi và nhận email v.v…
11


Mặc dù Wap sử dụng các công nghệ và khái niệm từ thế giới wed và Internet
nhưng các thiết bị Wap không thể truy cập trực tiếp vào các nguồn tài nguyên wed
trên Internet mà phải nhờ qua Wap gateway.
II. Các tập lệnh AT:
2.1. Giới thiệu:
Các lệnh AT là các hướng dẫn được sử dụng để điều khiển một modem. AT
là một cách viết gọn của chữ Attention. Mỗi dòng lệnh của nó bắt đầu với “AT”
hay “at”. Đó là lý do tại sao các lệnh modem được gọi là các lệnh AT. Nhiều lệnh
của nó được sử dụng để điều khiển các modem quay số sử dụng dây nối (wired
dial-up modems), chẳng hạn như ATD (Dial), ATA (Answer), ATH ( Hool control)
và ATO (return to online data state) cũng được hỗ trợ bởi các modem GSM/GPRS
và các điện thoại di động.
Bên cạnh bộ lệnh AT thông dụng này, các modem GSM/GPRS và các điện
thoại di động còn được hỗ trợ bởi một bộ lệnh AT đặc biệt đối với cơng nghệ GSM.
Nó bao gồm các lệnh liên quan đến SMS như AT+CMGS (gửi tin nhắn SMS),
AT+CMSS (gửi tin nhắn SMS từ một vùng lưu trữ), AT+CMGL (chuỗi liệt kê các
tin nhắn SMS) và AT+CMGR (đọc tin nhắn SMS).

2.2. Các tập lệnh AT cơ bản:
2.2.1. Các thuật ngữ:
<CR>: Carriage return (Mã ASCII 0x0D).
<LF>: Line Feed (Mã ASCII 0x0A).
MT
modem)
12

: Mobile Terminal- Thiết bị đầu cuối mạng (trong trường hợp này là


TE : Terminal Equipment- Thiết bị đầu cuối (Máy tính, vi điều khiển).
2.2.2. Cú pháp:
Khởi đầu lệnh: Tiền tố “AT” hoặc “at”
Kết thúc lệnh: ký tự <CR>
Lệnh AT thường có một đáp ứng theo sau nó, có cấu trúc:
“<CR><LF><Response><CR><LF>”
Tập lệnh AT có thể chia thành 3 loại cú pháp chính: cú pháp cơ bản, cú pháp
tham số S, cú pháp mở rộng.
- Cú pháp cơ bản:
“AT<x><n>” hoặc “AT&<x><n>”
Với:
<x>: Lệnh
<n>: Đối số của lệnh, đối số có thể có 1 hoặc nhiều đối số, đối số có thể tùy
chỉnh, được thiết lập mặc định nếu trong lệnh thiếu đối số.
- Cú pháp tham số S:
“AT<n>=<m>”
Với:
<n>: Chỉ số của thanh ghi S được thiết lập.
<m>: Giá trị đặt cho thanh ghi S. <m> cí thể tùy chỉnh, nếu thiếu, giá trị mặc

định sẽ được đặt cho <m>.
- Cú pháp mở rộng:
13


Các lệnh có cú pháp này có thể hoạt động ở nhiều chế độ. Các chế độ được
liệt kê ở bảng dưới:
Bảng 1: Chế độ lệnh AT
Lệnh kiểm

AT+<x>=?

Liệt kê danh sách các tham số của
lệnh và các giá trị có thể thiết lập

tra

cho tham số.
Lệnh đọc

AT+<x>?

Cho biết giá trị hiện tại của các
tham số trong lệnh.

Lệnh thiết

AT+<x>=<...

lập

>

Lệnh thực thi AT+<x>

Thiết lập các giá trị cho các tham
số của lệnh.
Đọc các tham số bất biến được tác
động bởi các tiến trình bên trong
của module

Kết hợp các lệnh AT liên tiếp trên cùng một dòng lệnh: chỉ cần đánh “AT”
hoặc “at” một lần ở đầu dòng lệnh, các lệnh còn lại chỉ cần đánh lệnh, các lệnh các
nhau bởi dấu chấm phẩy. Một dòng lệnh chỉ chấp nhận tối đa 256 ký tự. Nếu số ký
tự nhiều hơn sẽ khơng có lệnh nào được thi hành.
Nhập các lệnh AT liên tiếp trên các dịng lệnh khác nhau: giữa các dịng lệnh
sẽ có một đáp ứng (VD: OK, error,..). Cần phải chờ đáp ứng này trước khi nhập
lệnh AT tiếp theo.
2.2.3. .Lệnh điều khiển cuộc gọi:
Lệnh:

ATD[Số_điện_thoại];<CR><LF>

Trả lời: OK<CR><LF>
14


Mô tả : Lệnh thực hiện cuộc gọi

Lệnh:

ATH<CR><LF>

Trả lời: OK<CR><LF>
Mô tả : Lệnh thực hiện kết thúc cuộc gọi , hoặc cúp máy khi có cuộc gọi đến
Lệnh:

ATA<CR><LF>

Trả lời: OK<CR><LF>
Mơ tả : Lệnh thực hiện chấp nhận khi có cuộc gọi đến
Chú ý: khi nhân được cuộc gọi đến thì Module Sim 900A sẽ phản hồi về như sau
RING
RING
Nếu muốn hiển thị thông tin người gọi đến các bạn thực hiên thêm lệnh sau
Lệnh:

AT+CLIP=1<CR><LF>Trả lời: OK<CR><LF>

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG
I. Mô tả hệ thống:
15


Sơ đồ khối hệ thống:
Khối nguồn

Khối cảm biến

Khối loa báo động

Khối xử lý trung tâm

Khối giao tiếp
SMS (Module
SIM 900A)

Khối nguồn hệ thống

Khối nhận tín hiệu báo hiệu (Điện thoại )

Hình 2: Sơ đồ khối hệ thống
Số lượng cảm biến: tối đa có thể lắp 8 cảm biến các loại như: cảm biến
quang, cảm biến chuyển động PIR, cảm biến thu - phát tia hồng ngoại, v..v…
người dùng có thể lựa chọn và lắp đặt tại các địa điểm khác nhau trong nhà tùy
theo nhu cầu sử dụng. Các cảm biến chuyển động PIR có thể được sử dụng để lắp
đặt ở ngoài sân, vườn hoặc ở các hành lang, ban cơng. Các cảm biến thu - phát tia
hồng ngoại có hiệu quả tốt nhất khi lắp đặt phía sau các cửa ra vào, cửa sổ … loại
16


cảm biến này sẽ được kích hoạt khi có vật cản chắn ngang tia hồng ngoại. Trong
khi đó, các cảm biến quang trở sẽ trở nên thực sự hữu dụng khi được lắp đặt bên
trong các phịng kín như phịng ngủ, phòng sách hay trong các ngăn tủ đựng hồ sơ,
giấy tờ, tài liệu. Khoảng cách kéo dây từ bảng mạch hệ thống đi đến các điểm đặt
cảm biến tối đa theo lý thuyết là 100m.
- 1 loa cảnh báo: loa sẽ kêu để báo động, cảnh báo cho người sử dụng, hàng
xóm xung quoanh cũng như đánh động cho kẻ trộm sợ; loa được bật cho kêu khi
một hoặc nhiều cảm biến bị kích hoạt. Loa sẽ liên tục kêu cho đến khi hết thời
gian được lập trình thời gian báo động sẽ được tắt đi , và khi khối cảm biến

chuyển động được báo về lại là có chuyển động thì loa sẽ bật .
* Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
Khối cảm biến có nhiệm vụ phát hiện các chuyển động và gửi thông tin về
cho Khối xử lý trung tâm. Khối xử lý trung tâm sử dụng một vi xử lý
PIC16F877A, xử lý mọi thông tin đến và đi. Khi nhận được thông tin cảm biến bị
kích hoạt, vi xử lý sẽ bật cho loa kêu, đánh động cho chủ nhà, hàng xóm xung
quoanh và khiến trộm giật mình, hoảng sợ… Đồng thời, vi xử lý sẽ gọi về số điện
thoại đã được lập trình báo động qua cuộc gọi , thông qua module SIM, tới số
điện thoại được thiết lập trước, thường là số điện thoại của chủ nhà, để cảnh báo
cho người sử dụng về thơng tin, vị trí hay tên cảm biến đã bị kích hoạt. Đèn led
hiển thị của cảm biến tương ứng cũng sẽ được chuyển sang trạng thái sáng. Sau khi
nắm bắt được tình hình, người sử dụng có thể ngắt chuông bằng cách bấm nút reset
trên hộp hệ thống hoặc có thể để tự tắt sau 15 giây ( thời gian này sẽ được lập
trình theo tùy ý ) .Cảm biến tại điểm vừa kích hoạt chng sẽ được ngắt, các cảm
biến khác vẫn hoạt động bình thường và vẫn xảy ra quy trình báo động nếu chúng
bị kích hoạt.

II. Sơ đồ nguyên lý và chức năng các khối:

17


Chức năng các khối:
- Khối nguồn: Cung cấp nguồn cho tồn bộ hệ thống
- Khối Module SIM:

Có chức năng gọi điện thoại và nhiều chức năng

khác nếu như được lập trình thêm . Khối này cần 1 thiết bị điện thoại di động và 1
Module Sim900A:

+ Thiết bị điện thoại di động: dành cho người sử dụng (điều khiển).
Người sử dụng cần phải đăng kí dịch vụ viễn thơng đối với các nhà cung cấp dịch
vụ trong nước.
+ GSM Module Sim900A: Module này phải được gắn Sim của nhà
cung cấp dịch vụ và cũng cần phải có chức năng như một điện thoại di động để kết
nối với vi điều khiển. Module này được đặt cố định và thường xuyên kết nối với vi
điều khiển. Khi người sử dụng nhắn một tin SMS có nội dung là một lệnh yêu cầu
điều khiển thiết bị, thì Module Sim900A sẽ nhận tin nhắn, xử lí trình và được nạp
vào vi điều khiển.
- Khối xử lý trung tâm: Được sử dụng ở đây là PIC 16F877A, Tiếp nhận và
xử lý thông tin từ khối Module SIM; Tiếp nhận và xử lý tín hiệu từ các cảm biến;
Đưa ra tín hiệu điều khiển đóng mở các cảm biến và gửi tin nhắn phản hồi cho
người sử dụng.
- Khối cảm biến: Có thể mắc tối đa 8 cảm biến, khối này có 1 cảm
biến chính là cảm biến chuyển động PIR. Nhiệm vụ là truyền tín hiệu cảnh báo về
cho khối xử lý trung tâm khi bị kích hoạt.
- Khối cảnh báo: Sử dụng 1 loa 5v để báo động khi có cảm biến bị kích hoạt.
Khối này do vi xử lý điều khiển khi có tín hiệu từ cảm biến. Đồng thời sử dụng 1

18


led đơn được lắp trên bảng mạch hệ thống để thơng báo tình trạng hoạt động của
các cảm biến tương ứng, led này có 2 trạng thái hoạt động là:
+ Tắt: cảm biến tương ứng được tắt, khối xử lý trung tâm sẽ khơng
đọc trạng thái của cảm biến đó khi xử lý thông tin.
+ Bật: cảm biến tương ứng đang được bật và khơng bị kích hoạt, khối
xử lý trung tâm sẽ đọc tín hiệu từ cảm biến này và khi có kích hoạt xảy ra ở cảm
biến đó, vi xử lý sẽ kích hoạt loa báo động và điều khiển khối Module SIM gọi về
điện thoại cảnh báo cho người sử dụng.

.
Sơ đồ ngun lý tồn mạch:

Hình 3 Sơ đồ nguyên lý
19


III. Cấu trúc từng khối:
3.1. Khối xử lý trung tâm:
Vi điều khiển là thành phần vô cùng quan trọng của hệ thống vì đây là nơi
tiếp nhận và xử lý rất nhiều tín hiệu cũng như thơng tin, là “bộ não” của hệ thống.
Vi điều khiển phải đạt được một số yêu cầu như:
- Kích thước nhỏ gọn
- Bộ nhớ khơng cần q lớn
- Dễ tìm, giá cả phải chăng
- Phổ thơng, dễ lập trình
Sau khi cân nhắc những u cầu trên, em quyết định chọn vi điều khiển là
loại Pic16F877A.
3.1.1. Tổng quan về họ vi điều khiển PIC:
PIC là một họ vi điều khiển RISC được sản xuất bởi cơng ty Microchip
Technology. Dịng PIC đầu tiên là PIC1650 được phát triển bởi Microelectronics
Division thuộc General Instrument. PIC bắt nguồn từ chữ viết tắt của
“Programmable Intelligent Computer” (Máy tính khả trình thơng minh), General
Instruments đặt cho dịng sản phẩm đầu tiên của họ là PIC1650. Lúc này, PIC1650
được dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi cho máy chủ 16-bit CP1600, vì
vậy, người ta cũng gọi PIC với tên “Peripheral Interface Controller” (Bộ điều khiển
giao tiếp ngoại vi). CP1600 là một CPU tốt, nhưng lại kém về các hoạt động xuất
nhập, và vì vậy PIC 8-bit được phát triển vào khoảng năm 1975 để hỗ trợ hoạt
20

động xuất nhập cho CP1600. PIC sử dụng microcode đơn giản đặt trong ROM, và
mặc dù, cụm từ RISC chưa được sử dụng thời bấy giờ, nhưng PIC thực sự là một
vi điều khiển với kiến trúc RISC, chạy một lệnh trong một chu kỳ máy (4 chu kỳ
của bộ dao động). Ngày nay rất nhiều dòng PIC được xuất xưởng với hàng loạt các
module ngoại vi tích hợp sẵn (như USART, PWM, ADC…), với bộ nhớ chương
trình từ 512 Word đến 32K Word.
3.1.1.1. Một số đặc tính của vi điều khiển PIC:
Hiện nay có khá nhiều dịng PIC và có rất nhiều khác biệt về phần cứng,
nhưng có thể điểm qua một vài đặc tính nổi bật như sau :
- 8/16 bit CPU, xây dựng theo kiến trúc Harvard có sửa đổi
- Flash và ROM có thể tuỳ chọn từ 256 byte đến 256 Kbyte
- Các cổng Xuất/ Nhập (I/ O) (mức logic thường từ 0V đến 5.5V, ứng với
logic 0 và logic 1)
- 8/16 bit Timer
- Các chuẩn giao tiếp nối tiếp đồng bộ/ khung đồng bộ USART; Bộ chuyển
đổi ADC Analog-to-digital converters; 10/12 bit Bộ so sánh điện áp (Voltage
Comparator)
- Các module Capture/ Compare/ PWM LCD
- MSSP Peripheral dựng cho các giao tiếp I2C, SPI
- Bộ nhớ nội EPROM - có thể ghi/ xố lên tới 1 triệu lần
- Module Điều khiển động cơ, đọc encoder
- Hỗ trợ giao tiếp USB
21


- Hỗ trợ giao tiếp CAN; Hỗ trợ giao tiếp LIN
- Hỗ trợ giao tiếp IrDA
- Một số dịng có tích hợp bộ RF (PIC16F639, và RFPIC), KEELOQ, mờ
hố và giải mờ

- Tất cả các lệnh là 1chu kỳ ngoại trừ chương trình con là 2 chu kỳ
- Tốc độ hoạt động :
+ DC- 20MHz ngõ vào xung clock
+ DC- 200ns chu kỳ lệnh
- Độ rộng của bộ nhớ chương trình Flash là 8K x 14word, của bộ nhớ dữ liệu
(RAM) là 368 x 8bytes, của bộ nhớ dữ liệu là EPROM là 256 x 8bytes.
3.1.1.2. Giới thiệu về PIC16F8XX và PIC16F877A:
PIC16F8X là nhóm PIC trong họ PIC16XX của họ Vi điều khiển 8-bit, tiêu
hao năng lượng thấp, đáp ứng nhanh, chế tạo theo công nghệ CMOS, chống tĩnh
điện tuyệt đối. Tất cả các PIC16/17 đều có cấu trúc RISC. PIC16CXX các đặc tính
nổi bật, 8 mức ngăn xếp Stack, nhiều nguồn ngắt tích hợp bên trong lẫn ngồi. Có
cấu trúc Havard với các bus dữ liệu và bus thực thi chương trình riêng biệt nhau
cho phép độ dài 1 lệnh là 14-bit và bus dữ liệu 8-bit cách biệt nhau. Tất cả các lệnh
đều mất 1 chu kỳ lệnh ngoại trừ các lệnh rẽ nhánh chương trình mất 2 chu kỳ lệnh.
Chỉ có 35 lệnh và 1 lượng lớn các thanh ghi cho phép đáp ứng cao trong ứng dụng.
Họ PIC16F8X có nhiều tính năng đặc biệt làm giảm thiểu các thiết bị ngoại
vi, vì vậy tính kinh tế cao, có hệ thống nổi bật đáng tin cậy và sự tiêu thụ năng
lượng thấp. Chế độ SLEEP tiết kiệm nguồn và có thể được đánh thức bởi các
nguồn reset.
22


* PIC16F877A có 40/44 chân với sự phân chia cấu trúc như sau:
- Có 5 port xuất/nhập
- Có 8 kênh chuyển đổi A/D 10-bit
- Có 2 bộ PWM
- Có 3 bộ định thời: Timer0, timer1 và timer2
- Có giao tiếp truyền nối tiếp: chuẩn RS 232, I2C…
- Có giao tiếp LCD

3.1.2. Tổ chức bộ nhớ - Thanh ghi chức năng
3.1.2.1. Sơ đồ chân vi điều khiển PIC16F877A:

23


Hình 4: Sơ đồ chân và hình dạng của PIC16F877A
* Chức năng các chân.
Bảng 2 : Chức năng các chân PIC16F877 A
Chân
Tên
1 MCLR/VPP

Chức năng
: Hoạt động Reset ở mức thấp
- VPP : ngõ vào áp lập trình

2

RA0/AN0

- RA0 : xuất/nhập số
- AN0 : ngõ vào tương tự

3

RA1/AN1

- RA1 : xuất/nhập số
- AN1 : ngõ vào tương tự

4

RA2/AN2/VREF-/CV - RA2 : xuất/nhập số
- AN2 : ngõ vào tương tự
REF
- VREF -: ngõ vào điện áp chuẩn (thấp) của bộ A/D
RA3/AN3/VREF+
- RA3 : xuất/nhập số
- AN3 : ngõ vào tương tự
- VREF+ : ngõ vào điện áp chuẩn (cao) của bộ A/D
RA4/TOCKI/C1OUT - RA4 : xuất/nhập số
- TOCKI : ngõ vào xung clock bên ngoài cho

5
6

timer0
24


7

RA5/AN4/

/C2OUT - RA5 : xuất/nhập số
- AN4 : ngõ vào tương tự 4
- SS : ngõ vào chọn lựa SPI phụ
- C2 OUT : ngõ ra bộ so sánh 2
/AN5

- RE0 : xuất nhập số
- RD : điều khiển việc đọc ở port nhánh song song
- AN5 : ngõ vào tương tự
/AN6
- RE1 : xuất/nhập số
- WR : điều khiển việc ghi ở port nhánh song song
- AN6 : ngõ vào tương tự
/AN7
- RE2 : xuất/nhập số
- CS : Chip lựa chọn sự điều khiển ở port nhánh

8

RE0/

9

RE1/

10

RE2/

song song
- AN7 : ngõ vào tương tự
11
12
13

VDD

VSS
OSC1/CLKI

Chân nguồn của PIC
Chân nối đất
Ngõ vào dao động thạch anh hoặc xung clock bên
ngoài.
- OSC1 : ngõ vào dao động thạch anh hoặc xung
clock bên ngoài. Ngõ vào Schmit trigger khi được
cấu tạo ở chế độ RC ; một cách khác của CMOS.
- CLKI : ngõ vào nguồn xung bên ngồi. Ln
được kết hợp với chức năng OSC1.

14

OSC2/CLKO

Ngõ vào dao động thạch anh hoặc xung clock
- OSC2 : Ngõ ra dao động thạch anh. Kết nối đến
thạch anh hoặc bộ cộng hưởng.
- CLKO : ở chế độ RC, ngõ ra của OSC2, bằng tần
số của OSC1 và chỉ ra tốc độ của chu kỳ lệnh

15

25

RC0/T1OCO/T1CKI

- RC0 : xuất/nhập số

- T1OCO : ngõ vào bộ dao động Timer 1
- T1CKI : ngõ vào xung clock bên ngoài Timer 1