Thiết kế thi công bộ chống trộm từ xa qua tin nhắn SMS
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.15 MB, 34 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
THIẾT KẾ THI CÔNG BỘ CHỐNG TRỘM TỪ XA QUA
TIN NHẮN SMS
Giáo viên hướng dẫn: Th.S NGUYỄN VĂN SƠN
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN DUẨN
LÊ VĂN THÁI
Bình Dương, Tháng 5 Năm 2016
LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin chân thành cảm ơn qúy thầy, cô trường Đại Học Thủ Dầu Một đã t ận
tình dạy dỗ trong suốt những năm qua. Trong đó phải kể đến qúy thầy cô trong
Khoa Điện - Điện Tử đã tạo điều kiện cho chúng em thực hiện đề tài nghiên c ứu
này. Đặc biệt, nhóm xin chân thành cảm ơn giáo viên h ướng dẫn Th.S Nguy ễn Văn
Sơn và thầy Đồn Xn Tồn đã tận tình giúp đỡ chúng em trong quá trình l ựa ch ọn
đề tài và hỗ trợ chúng em trong quá trình thực hiện đề tài.
Với thời gian thực hiện đề tài ngắn, kiến thức cịn hạn hẹp, dù nhóm đă rất c ố
gắng nhưng vẫn khơng tránh khỏi những sai sót, nhóm r ất mong nh ận đ ược l ời ch ỉ
dẫn thêm của qúy thầy cô và bạn bè.
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC BẢNG
Chương 1: GIỚI THIỆU
Đặt vấn đề
1.1.
Ngày nay, lĩnh vực tự động ngày càng phát triển, càng được úng dụng nhiều trong đời
sống. Do đó nhu cầu sử dụng các thiết bị thơng minh có thể điều khiển từ xa ngày càng
được quan tâm.
Ban đầu, ý tưởng được thực hiện dựa vào tia hơng ngoại hay sóng RF để điều khiển thiết
bị từ xa, nhưng bị hạn chế về mặt khoảng cách và dễ bị nhiễu. Để giải quyết vấn đề đó ta
có thể sử dụng điện thoại di động điều khiển thiết bị từ xa thông qua mạng viễn thông.
Với đề tài này, chúng tôi muốn sử dụng điện thoại di động, một vật dụng quen thuộc và
cần thiết với mọi người để điều khiển các thiết bị từ xa qua tin nhắn sms. Thông qua
mạng viễn thông chúng ta sẽ khắc phục được hạn chế về mặt khoảng cách, chống nhiễu
tốt hơn và thuận tiện trong việc sử dụng cũng như quản lý các thiết bị từ xa. Với mục
đích tìm hiểu và ứng dụng các thiết bị thơng minh vào thực tế, nhóm đã chọn đề tài:
“THIẾT KẾ THI CÔNG BỘ CHỐNG TRỘM TỪ XA QUA TIN NHẮN SMS”.
Khảo sát các tài liệu liên quan
1.2.
Bảng 1.1. Bảng khảo sát các đề tài liên quan
Tác giả
Trường
Nhận xét
ST
Tên đề tài
T
1
Thiết kế và thi Phan Hiếu
Đại
công
Phạm
Kỹ phản hồi trạng thái thiết bị,
điều khiển thiết bị Hà Thị Thu
Thuật
Thành dễ dàng kiểm sốt và điều
từ xa bằng điện Hịa
Phố
thoại
Minh
hệ
di
thống Nhân
động
học
Hồ
Sư Ưu điểm: Có khả năng
Chí khiển.
dùng SMS
2
Nhược điểm:
u cầu khả năng lập trình
Điều khiển từ xa
Nguyễn
Chưa có tính bảo mật.
Đại học dân Ưu điểm: Thuận tiện trong
các thiết bị điện
Tiến Ban
lập Hải Phòng
5
việc bật tắt các thiết bị,
qua tin nhắn điện
giảm thời gian tiêu thụ
thoại
điện.
Nhược điểm: chưa có tính
bảo mật. Giới hạn các thiết
3
học
bị điều khiển.
Sư Dùng Vi điều khiển.
Điều khiển thiết Phạm Minh
Đại
bị từ xa bằng điện Huy
Phạm
Kỹ Ưu điểm: Khả năng xử lý
thoại
Võ Đình
Thuật
Thành linh hoạt, điều khiển nhiều
Vĩnh Định
Phố
Hồ
Minh
Chí thiết bị.
Nhược điểm:
Yêu cầu khả năng lập trình
Thiếu hiển thi trên board
nên khó khăn cho ngươi sử
4
Thiết
kế
mạch Đinh Hồng
điều
khiển
bằng điện thoại
xa Trí
Đại
học
Phạm
Nguyễn Đại
Thuật
Thắng
phố
dụng.
Sư Dùng IC số.
Kỹ Ưu điểm: Dễ thiết kế và sử
thành dụng.
Hồ
Minh
Chí Khơng phải lập trình.
Nhược điểm: Thiếu linh
hoạt trong xử lý so với
5
Điều khiển thiết Diệp Trung
bị qua đường dây Thinh
điện thoại
việc sử dụng vi điều khiển.
Đại học Bách Ưu điểm: Số lượng điều
Khoa
phố
Minh
thành khiển thiết bị tăng, phản
Hồ
Chí hồi trạng thái thiết bị bằng
tiếng nói.
Nhược điểm: Tính bảo mật
khơng cao.
Hạn chế trong việc xử lý
sự cố.
Nhận xét: Các đề tài mang tính kế thừa nhau nên ngày càng hồn thiện hơn các đề tài
trước đó như: số lượng điều khiển thiết bị ngày càng tăng, phản hồi trạng thái thiết bị
bằng cả giọng nói lẫn tin nhắn. Ngồi điều khiển bằng điện thoại cịn có thể điều khiển
6
bằng bàn phím trên board. Tuy nhiên, một số đề tài vẫn chưa thực hiện hết hướng phát
triển của đề tài như: Tính bảo mật, khả năng xử lý khi có sự cố, tự động trả lời bằng điện
thoại...
1.3.
Giới hạn đề tài
Dễ bị ảnh hưởng nhiễu, khả năng xử lý nhiễu còn hạn chế.
1.4.
Phương pháp nghiên cứu
- Tập hợp, đánh giá tài liệu.
- Đo đạc và thu thập số liệu thực tế.
1.5.
Nội dung của đề tài
Chương 1: Giới thiệu đề tài
Chương 2: Module Sim900A Mini
Chương 3: Vi điều khiển PIC18F4550
Chương 4: Module cảm biến PIR
Chương 5: Thiết kế và thi công mạch
Chương 6: Kết luận
Chương 2: MODULE SIM900A MINI
2.1.
Giới thiệu SIM900
SIMCom giới thiệu Sim900 là một module GSM/GPRS cực kỳ nhỏ gọn, được thiết kế
cho thị trường toàn cầu. Sim900 hoạt động được ở 4 băng tần GSM 850MHz, EGSM
900MHz, DCS 1800MHz và PCS 1900MHz như là một loại thiết bị đầu cuối với một
chip xử lý đơn nhân đầy sức mạnh, tăng cường các tính năng quan trọng dựa trên nền vi
7
xử lý ARM926EJ-S, cho bạn nhiều lợi ích từ kích thước nhỏ gọn (24x24 mm), đáp ứng
những yêu cầu về không gian trong các ứng dụng M2M.
2.2.
Giới thiệu Module Sim900A Mini
Module Sim900A Mini là một bộ module đã được thiết kế hồn chỉnh với mục đích đem
lại sự tiện dụng cho người dùng. Với cấu tạo gồm module Sim900A, khe gắn Sim, ăngten và 7 chân chức năng thường dùng của module Sim900A.
2.2.1.
Đặc điểm Module SIM900A Mini
-
Nguồn cung cấp: 3.4V - 4.5V DC
-
Điện năng tiêu thụ trong chế độ “ngủ”: 1.5mA
-
Tương thích với GSM phase 2/2+
-Tự động tìm băng tần phù hợp trong 4 băng tần GSM 850MHz, EGSM 900MHz,
DCS 1800MHz và PCS 1900MHz.
-
Lớp GSM: Small MS
-
Nhiệt độ hoạt động: -30°C đến +80°C
-
Tốc dộ GPRS
f Download data: 85.6kpbs
f Upload data:
42.8kpbs
f Sơ đồ mã hóa: CS-1, CS-2, CS-3 và CS-4
f Sim900 hỗ trợ giao thức PAP, kiểu sử dụng kết nối PPP
f Sim900 tích hợp giao thức TCP/IP
f Chấp nhận thơng tin được điều chỉnh rộng rãi
-SMS
f Hỗ trợ chế độ MT, MO, CB, văn bản và PDU
f Lưu trữ trên Sim card
-
FAX: Group 3 Class 1
-
VOICE3
f Tricodec: Half rate (HR); Full rate (FR); Enhanced Full rate (EFR)
f Hands-free operation (Echo suppression)
f AMR: Half rate (HR); Full rate (FR)
-
Hỗ trợ đồng hồ thời gian thực
8
-
Lập trình bằng tập lệnh AT thơng qua chuẩn giao tiếp RS232
-
Tích hợp SIM socket, SMA edge PCB connector và led status.
-
Đặc tính vật lý: Kích thước 24mmx24mmx3mm, nặng 3.4g.
Hình 2.1. Module Sim900A Mini (TAE.vn)
2.2.2.
Sơ đồ chân,chức năng từng chân của Module Sim900A Mini
9
GND
RX
TX
NETLED PWOLED
KEY vcc
Hình 2.2. Sơ đồ chân
module Sim900A Mini
(TEA.vn)
> Chân 1: Chân
GND là chân nối max
> Chân 2: Chân RX là chân nhận dữ liệu qua giao thức truyền nối tiếp
> Chân 3: Chân TX là chân truyền dữ liệu qua giao thức truyền nối tiếp
> Chân 4: Chân NETLED là chân đèn báo kết nối
> Chân 5: Chân POWLED là chân đèn báo nguồn
> Chân 6: Chân KEY là chân kết nối với các nút nhấn
> Chân 7: Chân VCC là chân nối nguồn
2.3.
Tập lệnh AT
Các modem được sử dụng để kết nối dữ liệu. Dữ liệu số thì đến từ một DTE, thiết bị dữ
liệu đầu cuối được điều chế theo cách mà nó có thể được truyền dữ liệu qua các đường
dây truyền dẫn. Ngày nay bộ lệnh AT bao gồm cả các lệnh về dữ liệu, fax, voice và các
truyền thông SMS. Các lệnh AT là các huớng dẫn được sử dụng dể diều khiển một
modem. AT là một cách viết gọn của chữ Attention. Mỗi dịng 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 (Hook control) và ATO
(Return To Online Data State), ngoài ra tập lệnh AT còn hỗ trợ các modem GSM/GPRS
và 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 số 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
10
SMS từ một vùng lưu trữ), AT+CMGL (chuỗi liệt kê các tin nhắn SMS) và AT+CMGR
(đọc tin nhắn SMS)...
Với các lệnh AT mở rộng này, chúng ta có thể thực hiện một số thao tác sau:
- Đọc, viết, xóa tin nhắn.
- Gửi tin nhắn SMS.
- Kiểm tra chiều dài tín hiệu.
- Kiểm tra trạng thái sạc pin và mức sạc của pin.
- Đọc, viết và tìm kiếm về các mục danh bạ.
Số tin nhắn SMS có thể được thực thi bởi một modem SMS trên một phút thì rất thâp, nó
chỉ khoảng từ 6 đến 10 tin nhắn SMS trên 1 phút.
2.3.1.
Cú pháp tổng quát của các lệnh AT mở rộng
Cú pháp tổng quát của các lệnh AT mở rộng khá rõ ràng. Vì việc thao tác với SMS chỉ
liên quan đến các lệnh AT mở rộng nên chúng ta không đề cập đến các lệnh AT căn bản.
Dưới đây là các quy tắc của các lệnh AT mở rộng.
> Quy tắc 1: Tất cả các lệnh phải bắt đầu với “AT” và kết thúc với ký tự về đầu
dòng (CR - carriage return)
> Quy tắc 2: Một dòng lệnh có thể bao gồm nhiều hơn một lệnh AT. Chỉ có lệnh
đầu tiên bắt đầu với “AT”. Các lệnh cịn lại trên dòng sẽ cách nhau bằng dấu
chấm phẩy “;”.
> Quy tắc 3: Chuỗi ký tự được để trong dấu nháy kép “ ”.
> Quy tắc 4: Thông tin phản hồi và mã kết quả (bao gồm mã kết quả cuối cùng và
mã kết quả không mong muốn) luôn bắt đầu với một ký tự về đầu dòng và một ký
tự xuống dòng.
2.3.2.
Định dạng sms trả về
Mã kết quả cuối cùng đánh dấu kết thúc phản hồi cho một lệnh AT. Nó cho biết GSM
modem đã hồn thành thực thi lệnh. Hai mã được sử dụng thường xuyên là OK và
ERROR. Mỗi một lệnh chỉ có một mã kết quả cuối cùng được trả về.
> Mã kết quả cuối cùng OK:
11
Cho biết một lệnh AT nào đó đã được thực hiện thành công bởi GSM modem.
Luôn bắt đầu và kết thúc với ký tự về đầu dòng và xuống dòng.
> Mã kết quả cuối cùng ERROR:
Mã này cho biết đã có lỗi xảy ra khi thực hiện một lệnh AT. Sau khi xảy ra lỗi,
GSM/GPRS modem sẽ không xử lý tiếp phần còn lại trong chuỗi lệnh.
Một số nguyên nhân dẫn đến lỗi:
+ Cú pháp của lệnh sai
+ Giá trị của một tham số không hợp lệ
+ Tên lệnh bị gõ sai
+ GSM/GPRS modem khơng hỗ trợ lệnh đó
Mã lỗi này cũng bắt đầu và kết thúc với ký tự về đầu dòng và xuống dòng.
2.3.3.
Tạo và gửi tin nhắn SMS
Bảng 2.1. Tập lệnh tạo và gửi tin nhắn
Lệnh AT
Ý nghĩa
+CMGS
Gửi tin nhắn
+CMSS
Gửi tin nhắn từ bộ nhớ
+CMGW
Ghi tin nhắn vào bộ nhớ
+CMGD
Xóa tin nhắn
+CMGC
Gửi
+CMMS
Gửi thêm nhiều tin nữa
2.3.4.
Nhận và đọc tin nhắn SMS
Bảng 2.2. Tập lệnh nhận và đọc tin nhắn
Lệnh AT
Ý nghĩa
+CNMI
Báo hiệu nếu có tin nhắn mới
Lệnh AT
Ý nghĩa
12
+CMGL
Liệt kê các tin nhắn
+CMGR
Đọc tin nhắn
+CNMA
Phản hồi tin nhắn mới
Chương 3: VI ĐIỀU KHIỂN PIC18F4550
3.1.
Giới thiệu về PIC 18F4550
PIC18F4550 là một vi xử lý đa chức năng, là một sản phẩm của họ vi xử lý PIC thông
dụng của công ty Microchip của Mỹ. Đây là loại PIC được đánh giá là mạnh nhất hiện
tại vì một số ưu điểm nổi bật như sau: Có bộ đọc ADC 10 Bit, Tốc độ cao, Phổ biến, Có
khả năng kết nối với chuẩn USB ( Tốc độ và cao hơn RS232 khá nhiều) ngồi ra về tính
ổn định cũng khá cao.
13
Hình 3.1. Pic 18f4550
Điểm riêng biệt của vi xử lý PIC18F4550 là nó là một trong những PIC hỗ trợ tồn thể
cho USB, nghĩa là có USB gắn trong các chân đầu ra để nối trực tiếp với máy tính mà
khơng cần mạch kéo hay bất cứ mạch gắn ngồi nào khác.
Hình 3.2. Giao tiếp USB
PIC18F4550 hỗ trợ tinh thể dao động ký nhiều tần số như đầu vào và bộ cân bằng nên
bộ xử lý có thể hoạt động với tần số 48MHz của dao động ký độc lập khi kết nối. Khi
kết thúc thì chỉnh dao động ký được kết nối(thơng qua các bit cấu hình). Làm việc với
tốc độ 48KHz là điều kiện tiên quyết để chuyển sang chế độ tồn tốc nhờ cổng USB. Vì
vậy, driver USB chuyển sang chế độ toàn tốc(1.5 Mbyte/giây) qua cổng USB và tương
thích với chuẩn USB 2.0. nó cung có 35 chân vào/ra số chung và có sẵn vỏ bọc gồm
DIP-40 nên rất thuận tiện cho nhà phát triển và những người nghiệp dư quan tâm. Với
bộ nhớ, có 32kb Flash lưu trữ chương trình, 2kb bộ nhớ RAM và 256 byte EEPROM để
lưu trữ dữ liệu dài hận như cấu hình...
14
Các chỉ thị dài 1 byte với một số ngoại lệ dài 2 byte (CALL, MOVFF, GOTO, LSFR).
Sử dụng cơ chế đường ống để thực thi mã bằng việc điều khiển các chỉ thị liên tiếp hoạt
động trong 4 xung (độ dài xung) và có 4 lần nhảy xung được thêm vào. Các đặc tính
khác là có đồng bộ, ngắt (đồng hồ gắn trong và gắn ngoài) với 2 mức ưu tiện và dùng cả
hai mức như bộ so sánh tương tự kèm theo bộ phát điện thế chuẩn có 16 mức.
3.2.
Sơ đồ chức năng chân
4
MCLR/VPP/RE3
1
1
RAD.' AN ũ
RA1/AN1
2
3
RA2/AN2.VREF-.CVREF
4
RA2,'AN3.'VREF+
5
0
9
8
7
6
RA4/TŨCKI/C10UT/RCV RA 5/AN
6
7
4/SS/H L V DIN/C20 u T
5
4
REƠAN5/CK1SPP
■3
RE1/AN6/CK2SPP
RE2AN7/0ESPP
9
10
VDD vss 0SC1/CLKI
11
OSC2/CLKO/RA6
RCD/T1QSQ.'T13CKI
12
13
RC1/T10SI/CCP2^/U0E
14
RC2/CCP1/P1A VUSB RDŨ/SPPŨ
LTJ o
US
LL LL
XX
VV
Õo
CL CL
D
9
8
6
10
17
5
4
1-5
3
19
2
21
20
RB6/KBI2/PGC
3
RB5/KBI1/PGM
3
RB4/AN11/KBIữCSSPP
RB3/AN9/CCP2Í1)/VPO
3
RB2/AN&/INT2/VMO
3
3
RB1/AN1Ũ/INT1/SCK/SCL
3
RBO/AN12/INTOFLTO/SDI/SDA VDD
3
vss
2
31
7
15
RD1/SPP1
3
RB7/KBI3/PGD
3
RD7/SPP7/P1 D
3
RD6/SPP6/P1C
2
2
RD5/SPP5/P1B
RD4/SPP4
2
2
RC7/RWDT/SD0
2
RC6/TX.-CK
2
RC&'D+/VP
2
RC4/D-/VM
2
RD3/SPP3
RD2/SPP2
Hình 3.3. Sơ đồ chân của PIC18F4550 trong hộp DIP-40
Bảng 3.1. Mô tả chức năng từng chân của PIC18F4550
Chân
Hướn
Mơ tả chức năng và các đăc tính
g
AN0-AN12
VDD
VSS
Vref+
VrefCLKI
I
13 kênh Input, Analog, AN6 và AN7 cịn dùng cho
I
I
I
I
I
lập trình dữ liệu và xung clock vào.
Chân nguồn Vdd
Chân mass
Lối vào Vref+ (cao) thế analog chuẩn
Lối vào Vref- (thấp) thế analog chuẩn
Lối vào của xung clock ngồi, ln kết hợp với
chân OSC1.
15
CLKO
O
Lối ra của dao động tinh thể, nối với tinh thể hoặc
bộ cổng hưởng trong chế độ dao động thạch anh.
Giống như CKLO trong chế độ RC hoặc EC. Luôn
RX
TX
INT0,INT1,INT
2
HLVDIN
/MCLR
OSC1
OSC2
PGD
PGC
RA0-RA7
RB0-RB7
RC0-RC7
RD0-RD7
RE0-RE3
SDA
SDI
SDO
3.3.
I
O
I
I
I
I
O
I/O
I
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I/O
I
O
kết hợp với chân chức năng OSC2.
Cổng nhận nối tiếp
Cổng phát nối tiếp
Các ngắt ngoài
Cổng vào phát hiện sụt thế
Power, chân Reset, mức tích cực thấp
Lối vào bộ dao động tinh thể
Lối ra bộ dao động tinh thể
Vào/ ra dữ liệu của ICSP
Vào clock của ICSP
Port A
Port B
Port C
Port D
Port E
Vào/ ra Data nối tiếp đồng bộ của I2c
Lối vào dữ liệu của khối SPI
Lối ra dữ liệu của khối SPI
Ngôn ngữ lập trình
Ngơn ngữ lập trình cho PIC rất đa dạng. Ngơn ngữ lập trình cấp thấp có MPLAB (được
cung cấp miễn phí bởi nhà sản xuất Microchip), các ngơn ngữ lâp trình cấp cao hơn bao
gồm C, Basic, Pascal... Ngồi ra cịn một số ngơn ngữ lập trình được phát triển riêng cho
PIC như CCS, PICBasic, MikroBasic.
Trong đề tài này chúng tơi sử dụng ngơn ngữ lập trình CCS PCWHD V5.008 để lập trình
cho PIC 18F4550.
Bảng 3.2. Một số khối lệnh thường dùng và ví dụ
16
STATEMENT
if (expr) stmt; [else stmt;]
EXAMPLE
if (x-«25)
X=1 ;
else
x=ac+l ;
while (expr) stmt;
while (get rtcc()!=O) putc('n')Ĩ
do stmt while (expr);
do {
putc(c=getc()); } while (c?=0);
for (exprl ;expr2;expr3) stmt;
switch (expr) {
case cexpr: stmt; //one or more case
[default:stmt]
...}
for (i=l;i<=io;++i) printf("%u\r\n"’i):
switch (cmd) {
case 0:
printf("cmd 0");
break;
case 1: printf("cmd 1") Ĩ break;
default: printf ( ''bad cmd") ; break;
}
__ _ _ _ _ ______________________________.____________. _ 2 _ ____________________________,_____.
Chương 4: MODULE CẢM BIẾN PIR
PIR là viết tắt của chữ Passive InfraRed sensor (PIR sensor), tức là bộ cảm biến thụ
động dùng nguồn kích thích là tia hồng ngoại . Tia hồng ngoại (IR) chính là các tia nhiệt
phát ra từ các vật thể có nhiệt độ. Trong các cơ thể sống như con người chúng ta ln có
thân nhiệt (thơng thường là ở 37 độ C), và từ cơ thể chúng ta sẽ ln phát ra các tia
nhiệt, hay cịn gọi là các tia hồng ngoại, người ta sẽ dùng một tế bào điện để chuyển đổi
tia nhiệt ra dạng tín hiệu điện và nhờ đó mà có thể làm ra cảm biến phát hiện các vật thể
nóng đang chuyển động. Cảm biến này gọi là thụ động vì nó khơng dùng nguồn nhiệt tự
phát (làm nguồn tích cực, hay chủ động) mà chỉ phụ thuộc vào các nguồn nhiệt phát ra
từ bên ngồi, đó là thân nhiệt của các thực thể khác, như con người, con vật...
4.1.
Cấu tạo
Hình 4.1. Module cảm biến PIR
Cấu tạo của module cảm biến PIR gồm các khối chức năng: cảm biến PIR, khối khuếch
đại tín hiệu, khối so sánh, khối định thời delay và tín hiệu được đưa ra công tắt tự động
để điều khiển các thiết bị khác. Mạch có 3 chân để kết nối gồm một chân nối nguồn, một
17
chân nối mass và một chân lấy tín hiệu ra.
Cám biên
(sensor)
Khuểẹh đại
(amplifier)
So sánh
(comparisons)
Mạch định thói
có điêu chỉnh
(delay)
Điêu khiên tạ
dộng
(auto control)
Hình 4.2. Các khối của module cảm biến
Sơ đồ tương đương của module cảm biến PIR:
Hình 4.3. Sơ đồ tương đương của Module cảm biến
Đây là mạch điện của module cảm biến PIR bao gồm có ngõ vào là cảm biến PIR, qua
khối xử lí BISS0001 và được tín hiệu ngõ ra Output, tín hiệu ngơ ra này được biến thành
tín hiệu số có thể giao tiếp với các thiết bị số khác.
- Cảm biến PIR:
Người ta dùng vật liệu pyroelectric để làm cảm biến dò tia nhiệt, người ta kẹp vật liệu
pyroelectric giữa 2 bản cực, khi có tác kích của các tia nhiệt, trên hai 2 bản cực sẽ xuất
hiệu tín hiệu điện và dùng tín hiệu điện này để tạo ra các ứng dụng, do tín hiệu yếu nên
cần mạch khuếch đại tín hiệu.
18
Vật liệu pyroelectric [
/
Phần tử cảm ứng
As
Điện cực dưới
Khuềch đại
Từ nguyên tắc trên người ta tạo ra cảm biến PIR bằng cách gắn 2 cảm ứng pyroelectric
Hình 4.4. Cảm biến tia nhiệt
tia nhiệt nằm ngang và được nối vào cực Gate của một transistor FET để khuếch đại tín
hiệu điện, có 3 ngơ ra, chân 1 (Drain) nối nguồn Vcc, chân 2 (Source) tín hiệu output
ngõ ra của cảm biến, chân 3 (Ground) nối mass. Ngồi ra phía trên 2 cảm ứng
pyroelectric tia nhiệt người ta gắn thêm một tấm kính để lọc lấy tia nhiệt (tia hồng
ngoại).
Kính lọc hồng
ngoại
Cảm hiẾn PIR
Cảm biền
tia nhiệt r I
Input
RI
PIR
PCD 5.08
IR
Hình 4.5. Cảm biến PIR
19
4.2.
Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý chung: Module cảm biến PIR hoạt động dựa trên nguyên lí cảm ứng các tia
nhiệt của các vật thể sống phát ra, khi cảm biến pyroelectric thứ nhất nhận được tia
nhiệt, nó sẽ phát ra tín hiệu và khi nguồn nóng di chuyển ngang, sẽ đến cảm biến
pyroelectric thứ hai và cảm biến pyroelectric 2 nhận được tia nhiệt và nó lại phát ra tín
hiệu điện. Sự xuất hiện của 2 tín hiệu này nhận biết rằng đã có một nguồn nhiệt di động
ngang và mạch điện tử sẽ phát ra tín hiệu điều khiển.
Nguyên tắc hoạt động: Ở trạng thái thường trực khi chưa có tia nhiệt di chuyển vào đầu
dị của cảm biến thì tín hiệu đang ở mức 0, và mạch khơng hoạt động. Khi có một vật
chuyển động vào đầu dị nhiệt PIR thì các tia nhiệt từ vật thể đó phát ra sẽ đi qua thấu
kính Fresnel các tia nhiệt này sẽ hội tụ vào đầu dò PIR, khi mới vào vùng dị của cảm
biến thì các tia nhiệt này chỉ hội tụ vào cảm biến pyroelectric thứ 1, thì mức 0 của cảm
biến thứ nhất sẽ lên 1, kế đến trong khoảng thời gian rất nhỏ vật sẽ di chuyển ngang qua
tới cảm biến pyroelectric thứ 2 cũng tương tự như cảm biến thứ nhất nó sẽ chuyển từ
mức 0 lên mức 1 cả 2 tín hiệu này sẽ qua 1 một bộ khuếch đại thứ nhất là FET, kế đến
tín hiệu ngõ ra của cảm biến PIR ở chân 2 (Source) sẽ vào một mạch khuếch đại nữa,
mạch khuếch đại này sẽ khuếch đại tín hiệu lên mức cần thiết theo theo thiết kế sẵn của
nhà sản xuất, kế đến tín hiệu này sẽ đến một mạch so sánh để xuất ra tín hiệu chuẩn kỹ
thuật số mức 1 tức là mạch đang hoạt động, ngược lại ở mức 0 mạch không hoạt động.
Trong thực tế vật phát ra tia hồng ngoại có thể di chuyển nhanh, chậm hoặc có thể đứng
yên trong vùng quét của cảm ứng, vì thế ta cần mạch làm trễ tín hiệu lâu hơn so với tín
hiệu nhận được trong thực tế để ta có thể điều chỉnh thiết bị hoạt động trong khoản thời
gian mà chúng ta mong muốn. từ đây tín hiệu của module cảm biến được đưa ra ngoài
để kết nối với các thiết bị khác.
Chúng ta sẽ xem hoạt động của mạch qua các hình mơ tả dưới
đây: Với hình bóng đèn là tín hiệu output của module PIR,
đèn tắt là mức 0, đèn sáng là mức 1, hình cảm biến PIR với
2 bảng pyroelectric lúc đầu sẽ là màu lợt khi chưa có vật
di chuyển vào vùng phát hiện tín hiệu là 1 đường thẳng
(Hình 3.5). Tiếp đến vật thể di chuyển vào vùng ảnh hưởng
1 tín hiệu bắt đầu xuất hiện, hình cảm biến PIR bảng
pyroelectric 1 đậm lên nhưng ngõ ra của PIR là hình bóng
đèn vẫn tắt (Hình 3.6). Khi vật thể đi vào vùng ảnh hưởng
thứ 2 thì tín hiệu hình cảm biến PIR của bảng pyroelectric
1 sẽ lợt đi, bảng 2 16
đậm lên tín hiệu xuất hiện ở bảng 2, hình bóng đèn sáng lên, tín hiệu output của module
PIR lúc này là 1 (Hình 3.7). Khi vật thể đi qua khỏi vùng ảnh hưởng 2 thì tín hiệu đã trở
về 0 nhưng đèn vẫn cịn sáng vì lúc này mạch delay vẫn duy trùy tín hiệu ngơ ra của
module PIR ở mức 1 (Hình 3.8). Đến một thời gian cài đặt trước nhất định nào đó thì
đèn sẽ tắt, tín hiệu sẽ trở về 0, mạch ở trạng thái thường trực.
Chua vào vùng ảnh hường
Không xuất hiện tin hiệu
Xuất hiện tín hiệu, pha dương
Vào vùng ành hưởng 1
Hình 4.6. Vật chưa vào vùng ảnh hưởng
Hình 4.7. Vật vào vùng ảnh hưởng 1
21
Hình 4.8. Vật vào vùng ảnh hưởng 2
Hình 4.9. Vật ra khỏi vùng ảnh hưởng
Chương 5: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH
5.1.
Giải thuật chương trình
5.1.1.
Giải thuật xử lý
> Lưu đồ giải thuật chương trình
Hình 5.1. lưu đồ chương trình chính
> Sơ đồ khối bộ chống trộm
Hình 5.2. Sơ đồ các khối
Module Sim giao tiếp với vi điều khiển qua 2 chân TXD và RXD. Khi nhận được tin
nhắn mới, module sẽ gửi lệnh +CMTI: “SM”, 1 đến vi điều khiển thông qua chân TXD
để báo cho vi điều khiển biết có tin nhắn mới. Vi điều khiển nhận được lệnh thông qua
chân RXD (RC7) sẽ gửi lại lệnh AT+CMGR=1 qua chân TXD (RC6) đến module để
đọc nội dung tin nhắn vừa nhận được. Module nhận được lệnh này qua chân RXD sẽ
gửi nội dung tin nhắn đến vi điều khiển.
Sau khi nhận được nội dung tin nhắn, vi điều khiển tiến hành xử lý tin nhắn và gửi tín
hiệu điều khiển ra các port để điều khiển thiết bị. Sau khi điều khiển vi điều khiển điều
khiển module gửi trả kết quả tới thuê bao điều khiển. Cuối cùng, vi điều khiển gửi lệnh
điều khiển AT+CMGD=1 cho module để xóa tin nhắn điều khiển. Quá trình trên được
lặp lại cho tới khi có tin nhắn điều khiển mới đến.
5.1.2.
Giải thuật đọc tin nhắn
Hình 5.3. Giải thuật đọc tin nhắn
Đọc tin nhắn bằng lệnh: AT + CMGR=1<CR>.
Nếu khơng có tin nhắn mới chỉ có chuỗi sau được trả về: <CR><LF>OK<CR><LF>.
Nếu có tin nhắn mới thì trả về chuỗi sau: <CR><LF>+CMGR: "RECUNREAD","số
điện thoại",,"07/05/15,09:32:05+28" <CR><LF>NỘI DUNG<CR><LF>
<CR><LF>OK<CR><LF> .
5.1.3.
Giải thuật gửi tin nhắn
