Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện trong gia …i.vietnamdoc.net/data/file/2015/Thang09/07/do-an-tot... · Web viewĐể đáp ứng việc điều khiển

VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện trong gia đình qua Ethernet và SMS GVHD: TS. Vũ Vân Hà

MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU.......................................................................................................3

CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP.....................................................................................4

1.1 Đặt vấn đề....................................................................................................4

1.2 Ý nghĩa của đề tài.........................................................................................5

1.3 Giới hạn đề tài nghiên cứu...........................................................................6

1.4 Mục tiêu nghiên cứu....................................................................................7

1.5 Kết quả nghiên cứu của đề tài......................................................................8

1.6 SƠ ĐỒ TỔNG QUAN CỦA HỆ THỐNG..................................................9

CHƯƠNG 2: ETHERNET VÀ HỌ GIAO THỨC TCP/IP.................................12

2.1 Tổng quan về Ethernet...............................................................................12

2.1.1 Cấu trúc khung tin Ethernet................................................................12

2.1.2 Cấu trúc địa chỉ Ethernet.....................................................................12

2.1.3 Các loại khung Ethernet......................................................................13

2.1.3.1 Khung unicast..............................................................................13

2.1.3.2 Khung broadcast..........................................................................13

2.1.3.3 Khung multicast...........................................................................14

2.1.4 Truy nhập bus sử dụng phương pháp CSMA/CD...............................14

Nguyên tắc làm việc phương pháp CSMA/CD:......................................14

2.2 Họ giao thức TCP/IP..................................................................................15

2.2.1 Tầng Ứng Dụng (Application Layer)..................................................15

2.2.2 Tầng Giao Vận (Transport Layer)......................................................17

2.2.3 Tầng Internet (Internet Layer).............................................................22

2.2.4 Lớp giao tiếp mạng.............................................................................27

2.3 Microchip TCP/IP Stack...........................................................................28

2.3.1 Cấu trúc của Microchip TCP/IP Stack................................................28

1



2.3.2 Hoạt động của TCP/IP Stack..............................................................29

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ TIN SMS, MODULE SIM900 VÀ ATCOMAND.......................................................................................................31

3.1 Tổng quan về tin nhắn SMS.......................................................................31

3.2 Giới thiệu Module SIM900........................................................................31

3.2.1 Tổng quan về Module SIM900...........................................................31

3.2.2 Khảo sát sơ đồ chân............................................................................32

3.2.3 Kết nối giữa Module SIM900 và vi điều khiển..................................32

3.3 Khảo sát tập lệnh AT.................................................................................33

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG...........................................................35

4.1 Phân tích yêu cầu điều khiển......................................................................35

4.2 Tổng quan chương trình chính...................................................................37

4.3 Thiết kế và thi công Webserver.................................................................38

4.3.1 Thiết kế giao diện web........................................................................38

4.3.2 Giám sát trên Web...............................................................................38

4.3.3 Điều khiển trên Web...........................................................................41

4.3.4 Phương pháp truyền dữ liệu................................................................43

Sau khi hoàn tất thiết lập các biến trong web,ta tiến hành tạo file ảnh của web để lưu trữ vào ROM bằng phần mềm MPFS2 đi cùng bộ TCP/IP Stack của Microchip.................................................................................45

4.4 Thiết kế và thi công Module SIM900........................................................47

4.4.1 Giải thuật nhận tin nhắn và thực thi điều khiển:.................................47

4.4.2 Sơ đồ nguyên lý kết nối Module SIM900...........................................50

4.5 Thiết kế phần cứng mạch chính.................................................................51

Chương 5: KẾT LUẬN........................................................................................55

5.1 Kết luận......................................................................................................55

5.2 Hướng phát triển đề tài..............................................................................56

2



TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................58

3



LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới của chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn. Và khái niệm về ngôi nhà thông minh đã ra đời. Một ngôi nhà thông là một giải pháp điều khiển tích hợp cho các căn hộ cao cấp, tích hợp các thiết bị điện tử, nghe nhìn, truyền thông thành một hệ thống hoàn chỉnh và thống nhất.

Nhận thức được tầm thực tiễn của ngôi nhà thông minh là cơ sở để chúng

em chọn đề tài đồ án tốt nghiệp “Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện trong

gia đình qua Ethernet và SMS”. Trong suốt thời gian hoàn thành đồ án, chúng

em đã tìm hiều về vi điều khiển, các chế độ truyền thông, cảm biến đo, cơ cấu

chấp hành, cách kết nối mạng Ethernet, điều khiển qua tin nhắn SMS, đồng thời

tìm hiểu về các chỉ tiêu của một ngôi nhà thông minh.

Dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của thầy Vũ Vân Hà cùng với sự

cố gắng nỗ lực của các thành viên trong nhóm, chúng em đã hoàn thành đồ án

đúng thời hạn cho phép. Tuy nhiên do thời gian hạn chế, cũng như lượng kiến

thức rất lớn nên chúng em không thể tránh khỏi nhiều thiếu xót. Vì vậy chúng

em rất mong sẽ nhận được nhiều ý kiến đánh giá, góp ý của thầy cô giáo và các

bạn sinh viên để chúng em có thể phát triển và hoàn thiện thêm đề tài này.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Nhóm sinh viên thực hiện

1. Nguyễn Tất Nam

2. Đào Cửu Long

4



3. Mai Trung Chính

CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP1.1 Đặt vấn đề

Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kỹ

thuật, công nghệ kỹ thuật điện tử mà trong đó là kỹ thuật tự động điều khiển

đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công

nghiệp, cung cấp thông tin ... Do đó là một sinh viên chuyên ngành Điều khiển

tự động chúng ta phải biết nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm

góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự

phát triển kỹ thuật điện tử nói riêng. Bên cạnh đó còn là sự thúc đẩy sự phát

triển của nền kinh tế nước nhà.

Như chúng ta cũng đã biết, gần như các thiết bị tự động trong nhà máy,

trong đời sống của các gia đình ngày nay đều hoạt động độc lập với nhau, mỗi

thiết bị có một quy trình sử dụng khác nhau tuỳ thuộc vào sự thiết lập, cài đặt

của người sử dụng. Chúng chưa có một sự liên kết nào với nhau về mặt dữ liệu.

Nhưng đối với hệ thống điều khiển thiết bị từ xa thông qua mạng Ethernet và tin

nhắn SMS thì lại khác. Ở đây, các thiết bị điều khiển tự động được 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.

Điển hình của một hệ thống điều khiển thiết bị trong nhà từ xa thông qua

mạng Ethernet và tin nhắn SMS gồm có các thiết bị đơn giản như bóng đèn, quạt

máy, lò sưởi đến các thiết bị tinh vi, phức tạp như tivi, máy giặt, hệ thống báo

động … Nó hoạt động như một ngôi nhà thông minh. Nghĩa là tất cả các thiết bị

này có thể giao tiếp với nhau về mặt dữ liệu thông qua một đầu não trung tâm.

5



Đầu não trung tâm ở đây có thể là một máy vi tính hoàn chỉnh hoặc có thể là một

bộ xử lí đã được lập trình sẵn tất cả các chương trình điều khiển. Bình thường,

các thiết bị trong ngôi nhà này có thể được điều khiển từ xa thông qua mạng

Ethernet hoặc tin nhắn SMS của chủ nhà. Chẳng hạn như việc tắt quạt, đèn điện

… 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 điều hòa để làm mát phòng trước khi

về nhà trong một khoảng thời gian nhất định. Bên cạnh đó nó cũng gửi thông báo

cho người điều khiển biết nhiệt độ trong phòng hiện tại là bao nhiêu, đồng thời

phát tín hiệu cảnh báo khi nhiệt độ phòng vượt quá giới hạn cho phép. Ngoài ra,

hệ thống còn mang tính bảo mật. Nghĩa là chỉ có những số điện thoại được cài

đặt trước và biết đúng mật khẩu thì mới có thể điều khiển được hệ thống.

Từ những yêu cầu thực tế, những đòi hỏi ngày càng cao của cuộc sống,

cộng với sự hợp tác, phát triển mạnh mẽ của mạng di động nên chúng em đã

chọn đề tài " Điều khiển thiết bị điện trong nhà thông qua mạng Ethernet và tin

nhắn SMS " để đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của con người và góp phần

vào sự tiến bộ, văn minh, hiện đại của nước nhà.

Với đề tài trên nhóm đề tài đã thực hiện việc điều khiển từ xa theo ba

hướng hướng chính:

Điều khiển thiết bị qua Ethernet với giao thức TCP/IP. Người dùng đăng

nhập vào Website và thực hiện điều khiển thiết bị qua giao diện Web.

Điều khiển thiết bị qua tin nhắn SMS từ những số điện thoại được cho

phép. Thiết bị sẽ nhận tin nhắn SMS theo cấu trúc cho trước. Phân tích

yêu cầu điều khiển và thực hiện điều khiển thiết bị.

6



Đo và thông báo nhiệt độ trong phòng, phát tín hiệu cảnh báo nếu nhiệt

độ trong phòng tăng cao vượt quá giới hạn cho phép.

1.2 Ý nghĩa của đề tàiNgày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các thiết bị điện tử ra

đời ngày càng nhiều về chủng loại cũng như tính năng sử dụng. Bên cạnh đó nhu

cầu sử dụng các thiết bị một cách tự động 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

này nhưng hiện nay ở trên thế giới, nhất là các quốc gia thuộc Châu âu hay Mỹ

thì mô hình ngôi nhà tự động được điều khiển từ xa đã phát triển rất mạnh mẽ.

Từ những nhu cầu thực tế đó, nhóm em muốn đưa một phần những kỹ

thuật hiện đại của thế giới áp dụng vào điều kiện thực tế trong nước để có thể tạo

ra một hệ thống điều khiển thiết bị trong nhà từ xa thông qua mạng Ethernet và

tin nhắn SMS nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người. Đề tài lấy cơ

sở là mạng Ethernet và tin nhắn SMS để điều khiển thiết bị. Việc sử dụng mạng

Ethernet và tin nhắn SMS để điều khiển thiết bị có thuận lợi là tiết kiệm chi phí,

mang tính cạnh tranh và cơ động cao. Ngoài ra, sản phẩm của đề tài này có tính

mở, có thể áp dụng cho nhiều đối tượng khác nhau trong dân dụng cũng như

trong công nghiệp.

1.3 Giới hạn đề tài nghiên cứuĐể thực thi một hệ thống điều khiển thiết bị từ xa thông qua mạng

Ethernet và tin nhắn SMS áp dụng cho một ngôi nhà hoàn chỉnh như nói trên là

rất phức tạp và rất tốn kém. Để đáp ứng việc điều khiển toàn bộ các thiết bị này

đòi hỏi phải có một lượng thời gian, kiến thức nhất định. Bên cạnh đó còn là vấn

đề tài chính. Với lượng thời gian và kiến thức có hạn, trong đề tài này nhóm em 7



thực hiện chỉ thực thi một phần của hệ thống hoàn chỉnh đó. Đó là điều khiển

đóng mở đèn, ngoài ra còn có chức năng báo động khi nhiệt độ trong phòng tăng

cao quá nhiệt độ cho phép.

Với những gì đã trình bày trên, nhóm em đã tiến hành nghiên cứu, khảo

sát và thực hiện và dự kiến đạt được các mục tiêu đặt ra như sau:

- Thiết lập một Website và thực hiện điều khiển các thiết bị qua giao diện

Web, sau khi thực hiện lệnh điều khiển trạng thái của thiết bị on/off được

thể hiện ngay trên giao diện Web.

- Điều khiển các thiết bị trong nhà bằng tin nhắn SMS. Sau khi thực hiện

lệnh điều khiển xong, tự động gửi tin nhắn lại cho người dùng biết đã thực

hiện thành công.

- Gửi tin nhắn thông báo trạng thái của các thiết bị và nhiệt độ trong phòng

hiện tại là bao nhiêu.

- Ngoài ra, hệ thống còn có chức năng tự động phát tín hiệu cảnh bảo qua

chuông và tin nhắn khi nhiệt độ trong phòng tăng cao vượt quá giới hạn

cho phép.

1.4 Mục tiêu nghiên cứu- Đồ án được nghiên cứu 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 điều

khiển tự động từ xa qua mạng Ethernet và tin nhắn SMS.

- Nghiên cứu và tạo một giao diện Websever để thực hiện điều khiển qua

mạng Ethernet với chuẩn giao tiếp TCP/IP.

8



- Tìm hiều về hệ thống điện thoại di động GSM hiện nay. Nghiên cứu và sử

dụng các module GSM/GPRS phổ biến hiện nay. Module nhóm thực hiện

nghiên cứu và sử dụng là module SIM900 của hãng SIMCom.

- Nghiên cứu và sử dụng chip vi điều khiển PIC của Mircochip. Chip mà

nhóm đã tiến hành nghiên cứu và sử dụng là chip PIC18F8722.

1.5 Kết quả nghiên cứu của đề tài Với những mục tiêu và kế hoạch đã đề ra, cùng với sự nỗ lực nghiên cứu,

tìm tòi của các thành viên trong nhóm thực hiện đề tài, nhóm thực hiện đã đạt

được những kết quả nhất định sau:

Thiết kế thành công mạch điều khiển giao tiếp qua mạng Ethernet và tin

nhắn SMS với các tính năng:

+ Giao tiếp thành công với mạng Ethernet qua chuẩn truyền thông TCP/IP,

thực hiện quan sát trạng thái và ra lệnh điều khiển thiết bị qua giao diện

Webserver.

+ Giao tiếp thành công với module SIM900, nhận và gửi tin nhắn thành

công, thực hiện điều khiển thiết bị qua tin nhắn SMS.

+ Cảnh báo tới người dùng và phát tín hiệu ra chuông khi nhiệt độ phòng

tăng cao vượt quá giới hạn cho phép.

+ Ngoài ra, mạch điều khiển được thiết kế sẵn sàng cho việc tích hợp thêm

các ngoại vi trong tương lai.

9



1.6 SƠ ĐỒ TỔNG QUAN CỦA HỆ THỐNG Sơ đồ tổng quan của hệ thống:

Hình 1.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống

Dù đang ở rất xa ngôi nhà, người sử dụng có thể dùng máy tính được kết

nối với mạng Internet hoặc các thiết bị như điện thoại, máy tính bảng có hỗ trợ

tin nhắn SMS để gửi tín hiệu tới bộ điều khiển tác động lên các thiết bị điện

trong gia đình. Điều này rất thuật tiện khi bạn thường xuyên phải ra khỏi nhà và

muốn cập nhật trạng thái và điều khiển hoạt động của các thiết bị điện trong ngôi

nhà.

10



Sơ đồ khối của bộ điều khiển:

Hình 1.2 Sơ đồ khối của bộ điều khiển

Chức năng từng khối:

Khối giao tiếp SMS:

Gồm Module SIM900, có chức năng gửi nhận tin nhắn SMS cho việc điều

khiển các thiết bị. Module SIM900 được kết nối với vi điều khiển PIC18F8722,

có nhiệm vụ nhận SMS gửi tới vi điều khiển và gửi SMS tới người sử dụng khi

có yêu cầu.

Khối giao tiếp ETHERNET:

Gồm ENC26JC0 được kết nối với vi điều khiển PIC18F8722 truyền nhận

tín hiệu qua giao thức SPI. Khối này có nhiệm vụ nhận lệnh điều khiển qua

11



Webserver với giao thức TCP/IP. Vi điều khiển nhận lệnh, thực thi xong và gửi

trả lại kết quả.

Khối vi điều khiển PIC18F8722

Khối trung tâm trong việc xử lý và điều khiển. Vi điều khiển nhận tín hiệu

từ khối giao tiếp SMS, khối giao tiếp Ethernet và cảm biến, sau đó đưa ra tín

hiệu điều khiển đồng thời hiển thị lên LCD.

Khối cảm biến nhiệt độ

Cảm biến được sử dụng là DS18B20 có nhiệm vụ đo nhiệt độ và gửi tín

hiệu tới vi điều khiển. Khi nhiệt độ đo được lớn hơn giá trị cho phép thì vi điều

khiển phát tín hiệu cảnh báo.

Khối hiển thị LCD

Gồm TEXT LCD 16x2, có nhiệm vụ hiện thị các thông tin có liên quan tới

việc điều khiển, giúp cho giao diện giữa người dùng và thiết bị trực quan hơn.

Khối công suất

Khối này bao gồm 4 BJT C1815 có nhiệm vụ khuếch đại điện áp để kích

cho relay. Khối công suất với dòng thấp, đáp ứng tải tiêu tụ công suất dân dụng

như bóng đèn.

Khối nguồn

Tạo nguồn với hai mức điện áp 5V cấp cho vi điều khiển và 3V3 cấp cho

ENC26JC0. Ngoài ra module SIM900 được cấp nguồn với điện áp 4V.

12



CHƯƠNG 2: ETHERNET

VÀ HỌ GIAO THỨC TCP/IP

2.1 Tổng quan về Ethernet

2.1.1 Cấu trúc khung tin Ethernet

Các chuẩn Ethernet đều hoạt động ở tầng Data Link trong mô hình 7 lớp

OSI vì thế đơn vị dữ liệu mà các trạm trao đổi với nhau là các khung (frame).

Cấu trúc khung Ethernet như sau:

Bảng 2.1: Cấu trúc khung MAC theo IEEE 802.3/ Ethernet

Mở đầu

555…5H

SFD

(D5H)

Địa chỉ

đích

Địa chỉ

nguồn

Độ dài

kiểu

gói

Dữ liệu PAD FCS

7byte 1 byte 2/6 byte 2/6 byte 2 byte 46-1500 byte 4 byte

- Preamble (mở đầu): trường này đánh dấu sự xuất hiện của khung bit, nó luôn

mang giá trị 10101010. Từ nhóm bit này, phía nhận có thể tạo ra xung đồng

hồ 10 Mhz.

- SFD (start frame delimiter): trường này mới thực sự xác định sự bắt đầu của 1

khung. Nó luôn mang giá trị 10101011.

- Các trường Destination và Source: mang địa chỉ vật lý của các trạm nhận và

gửi khung, xác định khung được gửi từ đâu và sẽ được gửi tới đâu.

- LEN: giá trị của trường nói lên độ lớn của phần dữ liệu mà khung mang theo.

- FCS mang CRC (cyclic redundancy checksum): phía gửi sẽ tính toán trường

này trước khi truyền khung. Phía nhận tính toán lại CRC này theo cách tương 13



tự. Nếu hai kết quả trùng nhau, khung được xem là nhận đúng, ngược lại

khung coi như là lỗi và bị loại bỏ.

2.1.2 Cấu trúc địa chỉ Ethernet

Mỗi giao tiếp mạng Ethernet được định danh duy nhất bởi 48 bit địa chỉ (6

octet). Đây là địa chỉ được ấn định khi sản xuất thiết bị, gọi là địa chỉ MAC

(Media Access Control Address ). Địa chỉ MAC được biểu diễn bởi các chữ số

hexa ( hệ cơ số 16 ). Ví dụ:00:60:97:8F:4F:86 hoặc 00-60-97-8F-4F-86.Khuôn

dạng địa chỉ MAC được chia làm 2 phần:

- 3 octet đầu xác định hãng sản xuất, chịu sự quản lý của tổ chức IEEE.

- 3 octet sau do nhà sản xuất ấn định.

Kết hợp ta lẽ có một địa chỉ MAC duy nhất cho một giao tiếp mạng

Ethernet. Địa chỉ MAC được sử dụng làm địa chỉ nguồn và địa chỉ đích trong

khung Ethernet.

2.1.3 Các loại khung Ethernet

2.1.3.1 Khung unicast

Khung này được truyền tới một trạm xác định. Tất cả các trạm trong phân

đoạn mạng trên sẽ đều nhận được khung này nhưng:

- Chỉ có trạm 2 thấy địa chỉ MAC đích của khung trùng với địa chỉ MAC

của giao tiếp mạng của mình nên tiếp tục xử lý các thông tin khác trong khung.

- Các trạm khác sau khi so sánh địa chỉ sẽ bỏ qua không tiếp tục xử lý

khung nữa.

14



2.1.3.2 Khung broadcast

Các khung broadcast có địa chỉ MAC đích là FF-FF-FF-FF-FF-FF. Khi

nhận được các khung này, mặc dù không trùng với địa chỉ MAC của giao tiếp

mạng của mình nhưng các trạm đều phải nhận khung và tiếp tục xử lý.

2.1.3.3 Khung multicast

Trạm nguồn gửi khung tới một số trạm nhất định chứ không phải là tất cả.

Địa chỉ MAC đích của khung là địa chỉ đặc biệt mà chỉ các trạm trong cùng

nhóm mới chấp nhận các khung gửi tới địa chỉ này.

2.1.4 Truy nhập bus sử dụng phương pháp CSMA/CD

15



Hình 2.1: Minh họa phương pháp CSMA/CD

Nguyên tắc làm việc phương pháp CSMA/CD:

Theo phương pháp CSMA/CD, mỗi trạm đều có quyền truy nhập bus mà không

cần một sự kiểm soát nào. Phương pháp được tiến hành như sau:

- Mỗi trạm đều phải tự nghe đường dẫn (carrier sense), nếu đường dẫn rỗi

(không có tín hiệu ) thì mới được phát.

- Do việc lan truyền tín hiệu cần một thời gian nào đó, nên vẫn có khả năng

hai trạm cùng phát tín hiệu lên đường dẫn. Chính vì vậy, trong khi phát thì mỗi

trạm vẫn phải nghe đường dẫn để so sánh tín hiệu phát đi với tín hiệu nhận được

xem có xảy ra xung đột hay không (collision detection).

- Trong trường hợp xảy ra xung đột, mỗi trạm đều phải hủy bỏ bức điện của

mình, chờ một thời gian ngẫu nhiên và thử gửi lại.

2.2 Họ giao thức TCP/IP

TCP/IP là viết tắt của Transmission Control Protocol / Internet Protocol

(Giao thức Điều Khiển Truyền Thông /Giao thức Internet).Các tầng trong mô

hình này là:

- Tầng Ứng Dụng (Application Layer).

- Tầng Giao Vận (Transport Layer).

- Tầng Liên Mạng (Internet Layer).

- Tầng Giao Tiếp Mạng (Network Interface Layer).

16



Hình 2.2: Cấu trúc họ giao thức TCP/IP

2.2.1 Tầng Ứng Dụng (Application Layer)

Gồm nhiều giao thức cung cấp cho các ứng dụng người dùng. Được sử

dụng để định dạng và trao đổi thông tin người dùng và hệ thống. Một số giao

thức thông dụng trong tầng này là: HTTP, FTP, SMTP,…Trong phạm vi đồ án,

chúng ta sử dụng giao thức HTTP mà cụ thể là xây dựng một Webserver nhúng

vào hệ thống.

17



HTTP là giao thức truyền tải siêu văn bản (HyperText Transfer Protocol).

HTTP xác định cách các thông điệp được định dạng và truyền tải ra sao và hoạt

động của Webserver và các trình duyệt Web.Trong mô hình của HTTP,

Webserver đồng thời cũng là TCPServer, mở sẵn port mặc định dành cho dịch

vụ HTTP là TCP80 (ở chế độ listen), sẵn sàng đợi yêu cầu kết nối từ các client.

Các client sẽ khởi tạo kết nối TCP thông qua port này, sau khi Webserver chấp

nhận kết nối, client sẽ gửi một bản tin HTTP (HTTP message) gọi là HTTP

request tới server trên kết nối TCP vừa thiết lập. Server sẽ trả lời lại bằng một

bản tin HTTP khác là HTTP response. Bản tin này sẽ chứa nội dung trang Web

yêu cầu (được viết bằng ngôn ngữ HTML). Như vậy giao thức HTTP sẽ dựa cơ

bản trên các bản tin HTTP, gồm 2 loại là HTTP request và HTTP response.

Giả sử ta truy nhập vào địa chỉ IP của webserver là 192.168.1.10 qua trình duyệt:

Lúc đó, máy tính của chúng ta sẽ gửi đi một bản tin request của giao thức

HTTP là HTTP Get thông qua giao thức TCP (với cổng TCP được qui

định cho giao thức HTTP là 80) đến địa chỉ webserver trên.

Webserver, ở đây chính là vi điều khiển của chúng ta nhận được bản tin

này (khi đã đi qua hết các lớp giao thức ethernet, IP, TCP rồi mới đến

HTTP). Tại đây vi điều khiển sẽ đọc và phân tích bản tin HTTP request

này để biết máy tính đang yêu cầu tải nội dung trang web nào.

Sau đó vi điều khiển sẽ lấy nội dung trang web này (được soạn thảo theo

ngôn ngữ HTML) chứa trên trên ROM, nó cũng có thể thêm vào trang

web đó một số thông tin (ví dụ đọc giá trị từ các sensor cảm biến nhiệt độ

và đưa vào trong trang web), và gửi toàn bộ nội dung trang web thông qua

giao thức TCP trở lại cho máy tính. Nếu nội dung trang web lớn nó có thể

18



được gửi đi trên rất nhiều gói tin, vì mỗi gói tin chỉ chứa tối đa 1460 byte

dữ liệu.

Máy tính nhận nội dung trang web và trình duyệt sẽ hiển thị lên cho chúng

ta thấy. Để điều khiển thiết bị kết tới hệ thống từ xa qua web, trên trang

web ta có thể thiết kế một nút nhấn chẳng hạn. Khi ta nhấn nút này trên

trình duyệt, máy tính sẽ gửi đi một bản tin HTTP nữa là HTTP Get. Vi

điều khiển sẽ nhận bản tin HTTP post này, phân tích dữ liệu chứa trong đó

để có đáp ứng tương ứng (bật tắt bóng đèn) sau đó nó sẽ gửi trả lại lần nữa

nội dung trang web đã cập nhật những thay đổi vừa rồi.Trình duyệt sẽ cập

nhật nội dung này lên và ta sẽ thấy được tác động của thao tác điều khiển.

2.2.2 Tầng Giao Vận (Transport Layer)

Nhiệm vụ của tầng là thiết lập phiên truyền thông giữa các máy tính và

quy định cách truyền dữ liệu. Hai giao thức chính trong tầng này gồm UDP

(User Datagram Protocol) và TCP (Transmission Control Protocol). Do UDP

cung cấp các kênh truyền thông phi kết nối nên nó không đảm bảo truyền dữ liệu

một cách tin cậy nên trong phạm vi đồ án chúng ta sử dụng thức TCP.Ngược lại

với UDP, TCP cung cấp các kênh truyền thông hướng kết nối và đảm bảo truyền

dữ liệu 1 cách tin cậy. TCP thường truyền các gói tin có kích thước lớn và yêu

cầu phía nhận xác nhận về các gói tin đã nhận.

Cấu trúc gói TCP:

19



Hình 2.3: Cấu trúc gói TCP

Chú thích:

- Số port đích và số port nguồn: để phân biệt các tiến trình ứng dụng đang xảy

ra trong máy tính

- Các số sequence và Acknowledgement: số sequence để phân biệt các segment

khác nhau trong một dòng dữ liệu, các số Acknowledgement dùng trong cơ

chế xác nhận

- Vùng Data offset: chiều dài của Header tính theo đơn vị 32 bit

Một số cờ (flags):

.URG (Urgent): thiết lập 1 khi có dữ liệu quan trọng cần truyền ngay.

.ACK: cho biết có số xác nhận nằm trong vùng Acknowledgement

. PSH (Push): được thiết lập trong trường hợp dữ liệu nên được giao tức

thời

.RST (Reset): chỉ thị một lỗi sai và hủy bỏ phiên làm việc

20



. SYN (Synchronize): trong các bản tin khởi tạo khi thiết lập một kết nối

truyền dữ liệu

. FIN (Finish): dùng đóng 1 phiên làm việc

- Vùng Window: chỉ ra số lượng không gian bộ đệm khả dụng để nhận dữ liệu

- Vùng Checksum: vùng kiểm tra sai cho cả segment

- Vùng Urgent Pointer: chỉ ra chiều dài của dữ liệu urgent

- Vùng Options: xác định kích thước cực đại của 1 segment

Cụ thể hơn, vai trò của TCP trong chồng giao thức TCP gồm 3 chức năng

chính: điều khiển luồng, kiểm soát lỗi và báo nhận.

- Điều khiển luồng: điều phối tốc độ và kích thước luồng dữ liệu để đảm bảo

phía nhận đủ khả năng nhận và xử lý luồng dữ liệu.

- Kiểm soát lỗi: đảm bảo các gói tin đến đúng và đủ.

- Báo nhận: khi nhận được dữ liệu và không có lỗi, phía nhận phải báo lại với

phía gửi biết.

Để thực hiện được các chức năng đó, một quá trình truyền dữ liệu qua giao

thức TCP (mà ta gọi là phiên truyền thông – session) gồm có 3 giai đoạn: Thiết

lập kết nối, truyền dữ liệu và giải phóng kết nối.

Để có thể giám sát chặt chẽ trạng thái và mọi sự kiện xảy ra trong một kết

nối TCP, trạng thái của một kết nối TCP được chuyển đổi tuân theo một lưu đồ

trạng thái như sau:

21



22



Hình 2.4: Lưu đồ trạng thái kết nối TCP

Giải thích:

- TCP là giao thức hướng kết nối, dạng client – server. Tức là trong một phiên

truyền thông thì sẽ có một phía đóng vai trò client, phía còn lại, lúc nào cũng ở

trạng thái chờ đợi các client thiết lập kết nối tới chính là server.

- Ví dụ khi ta truy cập web, thì máy tính của ta là client, máy chủ chứa trang web

chính là server – vi điều khiển, lúc nào cũng ở trạng thái đợi các máy tính client

kết nối đến (và phải có khả năng thiết lập đồng thời nhiều kết nối, vì có thể có

nhiều client kết nối tới cùng lúc).

- Trong lưu đồ trên, áp dụng cho cả client và server. Cả client và server đều bắt

đầu bằng trạng thái “Close”. Client sẽ thiết lập kết nối theo con đường Active

Open (nó chủ động thiết lập kết nối). Server sẽ thiết lập kết nối theo con đường

Passive Open (thụ động, vì nó đợi client bắt đầu mà)

Quá trình chuyển trạng thái:

- Cả hai bắt đầu bằng trạng thái close, không có kết nối nào tồn tại.

- Khi Server mở một port TCP để đợi client thiết lập kết nối, nó chuyển sang

trạng thái “Listen”.

- Khi client gửi đi bản tin SYN, nó chuyển sang trạng thái “SYN sent”.

- Lúc này khi server nhận được bản tin SYN từ client và gửi đáp lại 1 bản tin

SYN, nó chuyển sang trạng thái “SYN Received”.

- Lúc này client gửi lại bản tin xác nhận ACK (bước 3 trong ví dụ), nó chuyển

sang trạng thái thiết lập kết nối “Established”.

- Server nhận được bản tin ACK trên của client, nó cũng chuyển sang trạng thái

“Established”.

- Sau đó hai bên tiến hành truyền dữ liệu, trạng thái cả hai đều là “Established”.

- Một trong hai phía truyền xong dữ liệu, đến đây thì vai trò hai bên là như nhau, 23



ta giả sử client truyền xong dữ liệu trước, nó sẽ gửi bản tin FIN, và chuyển sang

trạng thái “FIN wait 1”.

- Phía server nhận được bản tin này, gửi xác nhận ACK, và chuyển sang trạng

thái “Close wait”.

- Khi client nhận được xác nhận từ server (nhận được bản tin ACK trên) thì nó

chuyển sang trạng thái “FIN wait 2”.

- Đến lúc này server vẫn có thể tiếp tục gửi dữ liệu và client vẫn tiếp tục nhận (vì

chỉ có client báo là gửi xong dữ liệu).

- Đến khi nào server cũng gửi hết dữ liệu, nó sẽ gửi đi bản tin FIN, cho biết nó

cũng đã gửi xong dữ liệu và chuyển sang trạng thái “LAST ACK”.

- Khi client nhận được bản tin FIN trên từ server, nó gửi xác nhận (ACK) và

chuyển sang trạng thái “Time wait”, sau đó chờ 1 khoảng thời gian Timeout và

đóng kết nối, quay lại trạng thái “Close”.

- Khi server nhận được nó cũng chuyển từ “Last ACK” sang “Close” (không cần

đợi Timeout)

2.2.3 Tầng Internet (Internet Layer)

Nằm bên trên tầng truy nhập mạng. Tầng này có chức năng gán địa chỉ, đóng gói

và định tuyến (Route) dữ liệu. 4 giao thức quan trọng nhất trong tầng này gồm:

- IP (Internet Protocol): Có chức năng gán địa chỉ cho dữ liệu trước khi

truyền và định tuyến chúng tới đích.

- ARP (Address Resolution Protocol): Có chức năng biên dịch địa chỉ IP của

máy đích thành địa chỉ MAC.

- ICMP (Internet Control Message Protocol): Có chức năng thông báo lỗi

trong trường hợp truyền dữ liệu bị hỏng.

24



- IGMP (Internet Group Management Protocol): Có chức năng điều khiển

truyền đa hướng (Multicast) .

25



- Cấu trúc của gói IP:

Hình 2.5: Cấu trúc gói tin IP

Ý nghĩa:

- Version (có chiều dài 4 bit): cho biết phiên bản của giao thức, đối với

trường hợp của chúng ta, giao thức là IP version 4, trường này sẽ luôn có

giá trị là 4 (0100).

- Header Length (4 bit): cho biết chiều dài của header IP, tính theo đơn vị 4

byte (32 bit).

- TOS (8 bit): Type of Service.

- Total Length (16 bit): 16 bit tổng chiều dài của gói IP gồm cả phần header.

- Identification (16 bit): dùng nhận diện các phân đoạn của gói IP.

- Flags:

. Bit đầu tiênkhông sử dụng.

26



. Bit 2: DF (Don’t Fragment) = 1 có nghĩa là không phân đoạn gói này.

. Bit 3: MF (More Fragment) = 0 => đây là phân đoạn cuối cùng.

- Fragmented offset (13 bit): độ dời (đơn vị 8 byte) tính từ điểm bắt đầu của

Header tới điểm bắt đầu của phân đoạn

- TTL (Time to Live) (8 bit): thời gian tồn tại trên mạng hoặc số chặng trên

mạng mà gói đi qua trước khi bị hủy bỏ.

- Protocol (8 bit): nhận diện Protocol trên lớp IP.

- Header checksum (16 bit): sửa sai cho phần Header.

- Các vùng địa chỉ nguồn, địa chỉ đích: địa chỉ IP 32 bit.

- Option: các tùy chọn dùng cho việc kiểm tra: Loose source routing, Strict

source routing, Record route và Timestamp.

- Padding: Gồm các số zero được thêm vào sao cho chiều dài của vùng

Header là bội số của 32 bit.

Cách thức mà dữ liệu được gửi qua giao thức IP được tiến hành như sau:

- Khi nhận được một segment dữ liệu (từ giao thức lớp trên là TCP) cần gửi

đến đích nào đó, địa chỉ đích này phải được xác định bằng địa chỉ IP (tức

là địa chỉ mạng hay địa chỉ luận lý). Lớp giao thức IP sẽ gắn thêm vào đầu

segment dữ liệu một header IP để tạo thành gói IP hoàn chỉnh. Trong

header IP này có chứa 2 thông tin quan trọng, đó là địa chỉ host gửi

(source IP address) và địa chỉ host nhận (destination IP address). Địa chỉ

source đương nhiên là địa chỉ của bản thân nó, còn địa chỉ đích phải được

cung cấp cho lớp IP khi muốn gửi dữ liệu qua giao thức này.

- Gói tin IP này sau đó được chuyển đến lớp giao thức ethernet để thêm

phần header ethernet vào và gửi đi.

27



Nhưng giao thức ethernet lại gửi các khung dữ liệu đi dựa vào một loại địa

chỉ khác là địa chỉ MAC (hay còn gọi là địa chỉ vật lý). Tại sao lại cần đến 2 địa

chỉ như vậy? Lý do là địa chỉ vật lý chỉ có giá trị trong phạm vi mạng LAN, nó

sẽ không thể giúp xác định vị trí host ở bên ngoài phạm vi mạng LAN. Khi gửi

dữ liệu ra ngoài mạng LAN, các router sẽ chuyển dữ liệu đi dựa và địa chỉ IP.

Như vậy trong phần địa chỉ MAC nguồn và địa chỉ MAC đích trong header của

khung ethernet, ta sẽ điền các địa chỉ nào? Đối với địa chỉ MAC nguồn, đương

nhiên ta sẽ điền địa chỉ MAC của chính ENC28J60 đã được xác lập. Nhưng còn

địa chỉ MAC đích, sẽ có 2 trường hợp xảy ra:

- Nếu host đích nằm trong cùng 1 mạng LAN với chúng ta, ta sẽ điền địa

chỉ MAC đích là địa chỉ tương ứng của host đích. Frame dữ liệu sẽ được

gửi thẳng đến đích.

- Nếu host đích nằm bên ngoài mạng LAN, rõ ràng ta không thể gửi dữ liệu

trực tiếp đến host đích mà phải thông qua gateway, khi đó địa chỉ MAC

đích phải là địa chỉ gateway.

Vẫn còn một vấn đề nữa mà ta phải giải quyết. Đó là trong cả hai trường

hợp trên, dù là cần gửi cho gateway hay thẳng đến host đích, thì đến đây, ta mới

chỉ biết địa chỉ IP của host đích (hay của gateway) mà không biết địa chỉ MAC

tương ứng. Vậy nảy sinh một vấn đề là làm sao biết được địa chỉ MAC của một

host khi biết địa chỉ IP?

Đến đây, chính là phát sinh vai trò của giao thức phân giải địa chỉ (APR –

Address Resolution Protocol). Vai trò của giao thức này là tìm ra địa chỉ MAC

khi biết địa chỉ IP của 1 host.

28



Cấu trúc gói ARP:

Hình 2.6: Cấu trúc gói tin ARP

Ý nghĩa:

Hardware type (2 bytes): cho biết loại địa chỉ phần cứng, đối với địa chỉ

MAC của giao thức ethernet thì giá trị này được qui định là "0x0001".

Protocol type (2 bytes): cho biết loại địa chỉ giao thức lớp trên, đối với địa

chỉ IP, giá trị này được qui định là “0x0800”.

HLEN (1 byte): cho biết chiều dài của địa chỉ vật lý (địa chỉ MAC).

PLEN (1 byte): cho biết chiều dài của địa chỉ giao thức (địa chỉ IP).

29



Operation (2 bytes): cho biết hoạt động đang thực hiện trong gói tin này

(request hay reply).

Sender H/W (hardware address, 6 bytes): địa chỉ vật lý của phía gửi.

Sender IP (4 bytes): địa chỉ IP của phía gửi.

Target H/W (6 bytes): địa chỉ vật lý của phía nhận, nếu chưa biết thì sẽ là

chứa toàn 0.

Target IP (4 bytes): địa chỉ IP của phía nhận.

Cách thức mà dữ liệu được gửi qua giao thức ARP được tiến hành như sau:

- Khi giao thức IP đưa xuống yêu cầu tìm chỉ MAC của host có IP là a.b.c.d

thì nó phải trả lời ngay địa chỉ MAC của địa chỉ trên dạng

XX:XX:XX:XX:XX:XX.

- Cách thức ARP lấy thông tin giải quyết vấn đề trên là: giao thức ARP duy

trì một bảng gọi là ARP cache gồm hai cột, một cột ghi địa chỉ IP, một cột

ghi địa chỉ MAC tương ứng với địa chỉ IP đó. Mỗi khi được hỏi bởi giao

thức IP, nó sẽ tra bảng này để tìm câu trả lời. Khi được hỏi về một địa chỉ

IP a.b.c.d nào đó mà không có sẵn trong bảng ARP cache, nó sẽ lập tức

tìm trong mạng LAN phần tử có địa chỉ IP là a.b.c.d bằng cách gửi yêu

cầu tới các phần tử trong mạng LAN. Các phần tử này đều nhận được yêu

cầu và phần tử nào có IP a.b.c.d sẽ trả lời lại địa chỉ MAC của nó là

XX:XX:XX:XX:XX:XX. Vậy giao thức ARP sẽ lập tức thêm cặp địa chỉ

IP a.b.c.d và địa chỉ MAC XX:XX:XX:XX:XX:XX vào trong bảng ARP

cache và trả lời lại cho giao thức IP.

2.2.4 Lớp giao tiếp mạng

30



Tầng giao tiếp mạng liên quan tới việc trao đổi dữ liệu giữa hai trạm thiết

bị trong cùng một mạng. Giao thức được sử dụng trong phạm vi đồ án là giao

thức Ethernet. Phần cứng được sử dụng chip giao tiếp Ethernet ENC28J60 giao

tiếp qua chuẩn SPI ( Serial Pheripheral Interface ).

Trong chồng giao thức TCP/IP, giao thức Ethernet đóng vai trò lớp truy

nhập và truyền dẫn. Việc gửi và nhận dữ liệu ở lớp Ethernet được thực hiện dựa

vào địa chỉ vật lý hay còn gọi là địa chỉ MAC. Trong mỗi khung Ethernet đều

chứa 2 địa chỉ MAC: một địa chỉ của host gửi và một địa chỉ của host nhận. Khi

lớp Ethernet nhận được một khung dữ liệu, trước hết nó sẽ kiểm tra địa chỉ host

nhận xem có phải là địa chỉ của nó không (tức là gửi cho nó), nếu đúng nó sẽ

nhận khung này và chuyển đến lớp IP. Ngoài ra còn có 1 trường hợp nữa lớp

Ethernet sẽ nhận khung là nếu địa chỉ host nhận là địa chỉ broadcast (tức là gửi

cho tất cả mọi máy trong mạng LAN), trong trường hợp này frame sẽ được nhận

và xử lý.Ngoài việc kiểm tra địa chỉ, trong khng Ethernet còn có 1 trường chứa

mã kiểm tra lỗi giúp phát hiện những lỗi xảy ra trong quá trình truyền, các khung

bị xác định là có lỗi sẽ bị bỏ qua.

Trong mạch của chúng ta, việc kiểm tra lỗi và kiểm tra địa được thực hiện

tự động bởi IC ENC28J60, do đó ta không cần lập trình cho các chức năng này.

Mỗi khi nhận được một khung trên đường truyền, ENC28J60 sẽ kiểm tra lỗi xem

có sai sót không, tiếp đó nó sẽ đối chiếu địa chỉ host nhận với địa chỉ đã được

cấu hình cho nó (trong các thanh ghi địa chỉ MAC: MAADR0-5).

2.3 Microchip TCP/IP Stack

2.3.1 Cấu trúc của Microchip TCP/IP Stack

TCP/IP Stack là bộ thư việnvà một số công cụ phần mềm của Microchip

để hỗ trợ viết phần mềm cho hệ thống nhúng sử dụng vi điều khiển của 31



hãng.Thư viện đã xây dựng hầu hết các hàm giao tiếp giữa các lớp cũng như hỗ

trợ xây dựng một Webserver nhúng.

TCP/IP cũng có các Module sử dụng cho lớp ứng dụng như: HTTP cho

Web, SMTP cho gửi và nhận Email, SNMP cho giao thức trạng thái và điều

khiển. Telnet cho điều khiển từ xa, TFTP.

Hình 2.7: Cấu trúc của Stack

32



Hình 2.8: So sánh cấu trúc TCP/IP tham khảo và cấu trúc Stack của Microchip

Ngoài những module chính giống như cấu trúc TCP/IP tham khảo thì

Microchip đưa thêm vào Stack 2 module mới đó là StackTask và ARPTask.

StackTask quản lý sự vận hành và tất cả các module của Stack. Trong khi đó,

ARPTask quản lý các dịch vụ của lớp ARP ( Address Resolution Protocol).

2.3.2 Hoạt động của TCP/IP Stack

Hoạt đông của TCP/IP Stack là các nhiệm vụ sẽ được chia thành các tác

vụ ( ở đây là TCP, UDP, Ping,…). Tất cả hoạt động của TCP/IP sẽ được một

đồng hồ chung quản lí theo Time Split. Tức là có một Timer hệ thống (Timer1),

cứ mỗi khoảng thời gian ngắn sẽ ngắt (gọi là một TICK), khi bị ngắt, hệ thống sẽ

treo lại, ngữ cảnh của tất cả các tác vụ được bộ lập lịch lôi ra, xem xét tác vụ nào 33



được chạy theo kiểu chia sẻ thời gian (vì không có mức ưu tiên cho tác vụ). Sau

đó cho phép tác vụ đó chiếm quyền thực thi của CPU. Đến TICK tiếp theo, hệ

thống lại treo lại, và lại lôi ngữ cảnh ra, cứ tiếp tục như vậy mãi.

Với cơ chế hoạt động này, vi điều khiển được coi như một lúc có thể vừa

thực hiện TCP, vừa thực hiện UDP, Ping,…vừa có thể là Server và Client cùng

một lúc.

Vì vậy, PIC nếu được thiết lập ở chế độ TCP Server/Client sẽ hoạt động

đồng thời cả hai hoạt động này. Server lắng nghe kết nối từ Client nào đó trên

mạng. Còn Client thì gửi lệnh mở cổng kết nối tới một Server nào đó cũng ở trên

mạng, mà ta có thể xác lập được.

Vì vậy, hoạt động của các tác vụ là độc lập với nhau, không chịu ảnh

hưởng lẫn nhau.

34



CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ TIN SMS, MODULE SIM900 VÀ ATCOMAND

3.1 Tổng quan về tin nhắn SMSSMS là từ viết tắt của Short Message Service. Đó là một công nghệ cho

phép gửi và nhận các tín nhắn giữa các điện thoại với nhau. Dữ liệu có thể được

lưu giữ bởi một tin nhắn SMS là rất giới hạn. Một tin nhắn SMS có thể chứa tối

đa là 140 byte (1120 bit) dữ liệu. Vì vậy, một tin nhắn SMS chỉ có thể chứa :

+ 160 kí tự nếu như mã hóa kí tự 7 bit được sử dụng.

+ 70 kí tự nếu như mã hóa kí tự 16 bit Unicode UCS2 được sử dụng.

Tin nhắn 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 cả Arabic,

Trung Quốc, Nhật bản và Hàn Quốc.

3.2 Giới thiệu Module SIM9003.2.1 Tổng quan về Module SIM900

Hình 3.2 Module Sim900

35



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 xử lý ARM926EJ-S, kích thước nhỏ gọn (24x24 mm), đáp ứng

những yêu cầu về không gian trong các ứng dụng M2M.

3.2.2 Khảo sát sơ đồ chân

36



Hình 3.3 Sơ đồ chân của Module Sim900

3.2.3 Kết nối giữa Module SIM900 và vi điều khiển

37



Hình 3.4 Kết nối giữa Breakout SIM900 và Vi điều khiển

Chân TXD của SIM900 được kết nối với chân RXD của vi điều khiển, và

ngược lại chân RXD của SIM900 kết nối tới chân TXD của vi điều khiển, đồng

thời chân GND của SIM900 và vi điều khiển được nối chung với nhau. Chân

PWU là chân kích hoạt cho Module SIM900 được nối với chân RB0 của vi điều

khiển.

3.3 Khảo sát tập lệnh AT Có rất nhiều lệnh AT cho Moulde SIM900, xong trong phần này ta chỉ tập trung

mô tả các lệnh AT về SMS.

1. Lệnh xóa tin nhắn

AT+CMGD=<index> <cr>

<index>: vị trí ngăn nhớ lưu tin nhắn

Nếu lệnh thực hiện được thì trả về:

Ok

Nếu lệnh không thực hiện được thì trả về dạng:

+CMS ERROR <err>

2. Lệnh chọn định dạng tin nhắn

AT+CMGF=[<mode>]

38



<mode> 0 PDU mode

1 TEXT mode

3. Lệnh liệt kê tin nhắn từ vùng nhớ ưu tiên

AT+CMGL=<stat>[,<mode>]

<mode> 0 Bình thường

1 Không chuyển trạng thái của tin nhắn

4. Lệnh đọc tin nhắn:

AT+CMGR=<index>[,mode] <cr>

<index> : số nguyên, đó là vị trí ngăn nhớ chứa tin nhắn cần đọc

<mode> : 0 dạng dữ liệu PDU

1 dạng dữ liệu kiểu text

Nếu lệnh thực hiện được thì trả về

OK

Nếu lệnh bị lỗi thì trả về dưới dạng:

+CMS ERROR: <err>

5. Lệnh gửi tin nhắn SMS:

AT+CMGS

Khi gửi tin nhắn dưới dạng text:

(+CMGF=1):

+CMGS=<da>[,<toda>]<CR> text is entered <ctrl-Z/ESC>

Lệnh được thực hiện thành công thi dữ liệu trả về:

Dạng text : +CMGS: <mr>

OK

Lệnh bị lỗi : +CMS ERROR: <err>

39



CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG4.1 Phân tích yêu cầu điều khiển

Trong một gia đình thông thường ngày nay, TV, hệ thống nghe nhìn, máy

tính, đèn chiếu sáng, rèm cửa và điện thoại di động, ngày càng trở nên dễ sử

dụng và đa năng hơn, nhưng mỗi thiết bị hoạt động độc lập với các bộ điều khiển

dùng riêng. Điều này có nghĩa là có rất nhiều bộ điều khiển, nút chỉnh làm cho

cuộc sống thêm phức tạp.

Với ý nghĩa một ngôi nhà “thông minh”, các thiết bị nói trên sẽ được tích

hợp trong một hệ thống đồng nhất, cung cấp các chức năng của từng loại thiết bị

nhưng được điều khiển tập trung từ bộ điều khiển trung tâm. Như vây, các thiết

bị “thông minh” rời rạc trước đây giờ đây là các thành phần cấu thành nên một

hệ thống “thông minh”.

Phân tích các thiết bị điện cần điều khiển trong một gia đình thông thường,

ta nhận thấy các thiết bị điện trong gia đình chủ yếu là các biến logic, chỉ có 2

trạng thái tắt hoặc mở ví dụ như quạt, điều hòa, tivi, bóng đèn… Song bên cạnh

đó cũng có một số biến có dạng số nguyên, số thực như nhiệt độ phòng, mức

nước trong bể, độ mở của rèm cửa… Với những biến kiểu logic, ta chỉ cần xác

định trạng thái của thiết bị và yêu cầu điều khiển để bật hoặc mở thiết bị khi có

yêu cầu. Còn với những biển kiểu số nguyên, số thực như nhiệt độ, mức nước

trong bể… thì ta cần có cảm biến đo để xác định được giá trị của biến ở thời

điểm hiện tại. Ví dụ, muốn hệ thống tự động bật điều hòa khi nhiệt độ phòng

cao thì ta cần ta cần có một cảm biến nhiệt độ để xác định nhiệt độ phòng tại thời

điểm hiện tại. Nếu nhiệt độ phòng cao hơn một giá trị ta định trước thì hệ thống

sẽ tự động điều khiển để bật điều hòa lên, và khi nhiệt độ hạ thấp giá trị ta định

trước thì hệ thống sẽ điều khiển để tắt điều hòa đi.

40



Yêu cầu điều khiển được đặt ra đối với hệ thống là người dùng có thể sử

dụng máy tính có nối mạng, hoặc điện thoại, máy tính bảng có tính năng nhắn tin

SMS để đưa ra yêu cầu điều khiển từ xa. Bộ điều khiển nhận lệnh, xử lý rồi sau

đó đưa ra tín hiệu điều khiển thích hợp, sau khi điều khiển xong thì thông báo

ngược lại cho người sử dụng biết đã thực hiện thành công cũng như thông báo

trạng thái của thiết bị hiện thời.

Nhà thông minh là một đề tài mở với rất nhiều các ứng dụng, các tiện ích

có thể áp dụng nhằm phục vụ nhu cầu ngày càng nâng cao của con người. Chính

vì vậy mà giới hạn trong đồ án tốt nghiệp chúng em không thể giải quyết được

hết các bài toán trên thực tế. Trước mắt, chúng em sẽ thi công một bộ điều khiển

có khả năng giao tiếp truyền thông qua mạng Ethernet và tin nhắn SMS, từ đó

người sử dụng có thể đưa ra yêu cầu điều khiển để đóng hoặc mở một số thiết bị

điện từ xa, ngoài ra bộ điều khiển còn có khả năng nhận tín hiệu từ cảm biến

nhiệt độ và thông báo cho người sử dụng biết thông tin về nhiệt độ trong phòng.

Về hướng đi trong tương lai, chúng em sẽ mở rộng và phát triển thêm

nhiều module, nâng cao khả năng giao tiếp của thiết bị hơn nữa, tăng tính tương

tác với người sử dụng cũng như tăng độ an toàn cho ngôi nhà thông minh.

41



4.2 Tổng quan chương trình chính Giải thuật tổng quan chương trình chính

42



Hình 4.1 Tổng quan chương trình chính

43



Mô tả giải thuật:

Bước đầu tiên khai báo các biến sử dụng trong chương trình và khởi tạo

giá trị của biến, khai báo các ngắt được sử dụng trong chương trình, sau đó khởi

tạo các giá trị thanh ghi để cấu hình cho vi điều khiển. Tiếp theo, khởi tạo và cấu

hình cho Module. Khởi tạo cho khối Ethernet. Cuối cùng là đi vào chương trình

chính, đợi tin nhắn, đọc tín hiệu về từ cảm biến, cũng như tín hiệu điều khiển từ

Websever và đưa ra tín hiệu điều khiển thích hợp

4.3 Thiết kế và thi công Webserver4.3.1 Thiết kế giao diện web

Ta có dùng một số công cụ như MicrosoftOffice Publisher trong bộ

Microsoft Office hay Adobe Dreamweaver,… để tạo một webserver với giao

diện đơn giản như sau:

44



Hình 4.2 Giao diện Webserver

4.3.2 Giám sát trên Web

Nhiệm vụ đặt ra là làm thế nào để biết được trạng thái các biến hệ thống

và kiểm tra các trạng thái này thường xuyên trên webserver?

Để làm điều này chúng ta đưa ra khái niệm biến động (dynamic variable) .

Biến động cho phép webserver lấy dữ liệu từ hệ thống như là giá trị lấy từ một

cảm biến hay dữ liệu trên một vùng nhớ và dữ liệu này sẽ được hiển thị trên giao

45



diện người dùng (trình duyệt web). Sau đây, chúng ta sẽ đi vào một ví dụ cụ thể

là đưa giá trị nhiệt độ đo được từ cảm biến nhiệt độ lên trình duyệt.

Hình 4.3 Từ cảm biến nhệt độ lên trình duyệt

Biến động được tạo ra bằng cách chèn biến cần giám sát vào giữa cặp dấu

“~” (ngã) trong code HTML của trang web. Khi module HTTP2 webserver bắt

gặp biến này nó sẽ xử lý “hàm triệu tập” (callback function). Hàm này được xử

lý trong code C của ứng dụng.

Chẳng hạn,chúng ta muốn biết nhiệt độ phòng – giá trị này được thể hiện

qua biến nhietdo trong code cua webserver. Để đưa biến nhietdothành biến

động,ta cần thực hiện hai bước.

Thứ nhất,đưa biến này vào giữa cặp dấu ngã “~”

46



Thứ hai, là thực hiện hàm HTTPPrint_nhietdo() trong file code

CustomHTTPApp.c của chương trình. Khi xử lý,hàm này sẽ đặt dữ liệu lên gói

tin (socket) để truyền đi. HTTP server hoạt động trên một vùng đệm có kích

thước nhất định. Khi hàm HTTPPrint_nhietdo() được gọi,server sẽ đảm bảo ít

nhất 16 byte trống trong vùng đệm. Nếu giá trị biến động nhietdonhỏ hơn vùng

dữ liệu mà server dành ra này thì nó sẽ được xử lý ngay lập tức. Ngược lại,khi

kích thước biến lớn hơn vùng trên thì hàm trên sẽ kiểm tra vùng đó hiện giờ

trống bao nhiêu và đưa ra kết quả hàm đã được xử lý hay chưa thông qua biến

curHTTP.callbackPosition.

47



Và kết quả thu được trên trình duyệt:

Hình 4.4 Kết quả nhiệt độ phòng trên trình duyệt

4.3.3 Điều khiển trên Web

Công việc tiếp theo là làm cách nào để điều khiển thiết bị thông qua trình

duyệt?

48



Trước hết chúng ta tìm hiểu về thẻ <form> , cách đọc nó trong HTML

code và so sánh sự khác nhau giữa hai phương pháp truyền tin là phương pháp

GET và POST. Cuối cùng là đi vào một phương pháp cụ thể mà được dùng trong

đồ án này là phương pháp GET.

Web forms cho phép webserver nhận dữ liệu từ người dùng thông qua

mạng. Dữ liệu này có thể dùng để điều khiển một đầu ra hoặc một vùng nhớ của

hệ thống. Chúng ta sẽ lấy một ví dụ là vi điều khiển nhận lệnh “On/Off” từ trang

web và điều khiển trạng thái của một bóng đèn tương ứng.

Hình 4.5 Vi điều khiển nhận lệnh từ Web và điều khiển

Giống như bất kỳ phần nào trong HTML,web forms có thể nhận ra thông

qua cặp thẻ <form></form>. Trong cặp thẻ này sẽ có các thẻ <input> với các

kiểu tương tác người dùng (nút bấm,dạng check,…)

49



Khi các biến này đưa tới server thì chúng được mã hóa thành một chuỗi

các cặp tên/giá trị, mỗi trường được phân cách nhau bằng ký tự “&” và giữa tên

và giá trị phân cách nhau bằng ký tự “=”.

4.3.4 Phương pháp truyền dữ liệu

Có hai phương pháp được dùng để truyền dữ liệu là phương pháp GET và

phươngpháp POST.Phương pháp GET đặt dữ liệu ngay sau URL (VD:

/form.htm?lights=on&brightness=50). Trong nền tảng PIC thì đây là phương

pháp xử lý dữ liệu dễ nhất bởi nó được lưu vào vùng nhớ đồng thời. Tuy

nhiên,độ dài của tên biến,giá trị,ký tự bị giới hạn bởi kích thước của vùng đệm là

100 byte. Trong khi đó phương pháp POST không giới hạn kích thước của dữ

liệu,tuy nhiên phương thức truyên của nó phức tạp hơn. Do phạm vi của đồ án

với ít ngoại vi nên việc sử dụng phương pháp GET được cho là tối ưu.

Mọi dữ liệu được truyền qua phương pháp GET sẽ tự động được giải mã

và đặt vào một mảng nhớ curHTTP.data một cách đồng thời. Do đó,việc tìm

kiếm các tham số rất đơn giản và hiệu quả.

50



Khi thực hiện truyền dữ liệu, hàm HTTPExecuteGet() được gọi. Cũng

giống như việc gọi hàm các biến động,hàm này được người dùng thực hiện và

định nghĩa trong CustomHTTPApp.c.

51



Kết quả thu được với ví dụ trên:

Hình 4.5 Kết quả truyền dữ liệu

Sau khi hoàn tất thiết lập các biến trong web,ta tiến hành tạo file ảnh của web để

lưu trữ vào ROM bằng phần mềm MPFS2 đi cùng bộ TCP/IP Stack của

Microchip.

- Phần mềm này được cung cấp bởi Microchip, các trang web được gói lại

thành một định dạng và lưu trữ trong bộ nhớ chương trình flash nội hoặc bộ nhớ

ngoài. Chương trình này sẽ tìm các biến động trong các trang web và tự động

cập nhật các biến này trong file HTTPPrint.h.

- Nếu bộ nhớ ngoài được sử dụng, phần mềm MPFS2 sẽ tạo ra một file BIN

và có thể tải trực tiếp lên mạch. Còn nếu dữ liệu được lưu trong bộ nhớ chương

trình flash thì phần mềm MPFS2 sẽ tạo ra một file đuôi .c và được chèn vào

project.

- Khi các biến động được thêm vào hoặc bỏ đi, phần mềm MPFS2 sẽ cập

nhật cho file HTTPPrint.h. Sau đó ta phải dịch lại project để đảm bảo các biến

mới đã được thêm vào project.

52



Hình 4.6 Phần mềm MPFS2

53



4.4 Thiết kế và thi công Module SIM900Module SIM900 hoạt động như một chiếc điện thoại thông thường, có khả

năng gửi và nhận tin nhắn SMS. Module SIM900 và vi điều khiển giao tiếp qua

truyền thông EUART. Vi điều khiển sẽ gửi lệnh AT cho Module SIM900 thông

qua truyền thông EUART với các thông số được thiết lập như sau:

Baudrate: 9600pbs

Data bits: 8

Parity: None

Stop bits: 1

Flow control: None

//**************Code tham khao****Focs=10Mhz**********

TXSTA1=0X20;

RCSTA1=0X90;

SPBRG=15;

//******************************************************

Người sử dụng gửi tin nhắn với cú pháp được định trước, Module SIM900

nhận tin nhắn rồi truyền cho vi điều khiển. Vi điều khiển sẽ phân tích nội dung

tin nhắn, sau đó đưa ra tín hiệu điều khiển để đóng hoặc mở thiết bị.

54



4.4.1 Giải thuật nhận tin nhắn và thực thi điều khiển:

55



Hình 4.7 Giải thuật nhận tin nhắn và thực thi điều khiển

Mô tả giả thuật:

Bắt đầu, vi điều khiển ở trạng thái chờ tin nhắn mới. Khi có tin nhắn mới

tới Module SIM900, vi điều khiển lưu nội dung tin nhắn này vào bộ đệm. Tiếp

56



theo vi điều khiển kiểm tra số điện thoại gửi tin nhắn, nếu số điện thoại sai thì ra

lệnh xóa tin nhắn, khởi tạo lại bộ đệm và quay lại trạng thái chờ. Nếu số điện

thoại đúng vi điều khiển tiếp tục kiểm tra mật khẩu và cú pháp lệnh.

Nếu mật khẩu hoặc cú pháp lệnh sai thì vi điều khiển gửi tín hiệu tới

Module SIM900 gửi SMS cho người dùng báo lỗi, đồng thời xóa tin nhắn, khởi

tạo lại bộ đệm và quay lại trạng thái chờ.

Nếu mật khẩu và cú pháp đúng, thì vi điều khiển thực hiện lệnh theo yêu

cầu trong tin nhắn SMS. Khi thực hiện lệnh xong thì vi điều khiển gửi tín hiệu

tới Module SIM900 gửi SMS tới người dùng báo hiệu lệnh đã được thực hiện,

sau đó xóa tin nhắn, khởi tạo lại bộ đệm và quay lại trạng thái chờ.

4.4.2 Sơ đồ nguyên lý kết nối Module SIM900

57



Hình 4.8 Sơ đồ nguyên lý kết nối Module SIM900

Module SIM900 được cấp nguồn với điện áp 4V, có đáp ứng dòng tối đa

lên tới 2A. Chân PWR được kích lên mức cao trong khảng 1s để tắt hoặc bật

module. Các chân TXD, RXD, GND được nối tương ứng với các chân RXD,

TXD, GND của vi điều khiển.

58



4.5 Thiết kế phần cứng mạch chính Nguồn cung cấp:

MCLRVEXTVSSRB7RB6

+5V

VPIC

VCC+5V

VEXTVEXTVCC

VI1 VO 3

GN

D2

78057805

C1200u

12

J1

SIL-156-02 C247u

C3470u

D1

DIODE

D13

DIODE

R1330

VPIC

AK

POWERLED-RED

11

22

33

6 65 54 4

BUT1

BUTTON6

59



VENVI3 VO 2

GN

D1

LM1117LM1117

C1610u

C1710u

Hình 4.9 Sơ đồ nguyên lý nguồn cung cấp cho toàn mạch

- Dùng IC ổn áp:

+ LM7805: Ổn định điện áp làm việc cho PIC18F8722.

+ LM1117: Ổn định điện áp 3.3V cho IC ENC28J60 và RJ45.

- Dùng các tụ hóa có giá trị khác nhau để lọc điện áp ra.

- Dùng đèn led để hiển trị trạng thái của nguồn.

- Dùng nút bấm để đóng hoặc mở nguồn cung cấp.

60



Khối vi điều khiển PIC18F8722

61



RD0RD1RD2RD3RD4RD5RD6RD7

RA5

RB0

RB3

RB5

RC3RC4RC5RC6RC7

RA3

MCLRRG5

RE0RE1RE2RE3RE4RE5RE6RE7

RF0RF1RF2

RA0RA1RA2

RA4

RB1RB2

RB4

RB6RB7

RC0RC1RC2

RJ0RJ1RJ2RJ3RJ4RJ5RJ6RJ7

RH0RH1RH2RH3RH4RH5RH6RH7

RG4RG3RG2RG1RG0

RF7RF6RF5RF4RF3

C13

22p

X2CRYSTAL

C14

22p

RH2/A181 RH3/A192

RE1/WR/AD9/P2C3

RE0/RD/AD8/P2D4

RG0/CCP3/P3A5RG1/TX2/CK26 RG2/RX2/DT27 RG3/CCP4/P3D8

RG5/MCLR/VPP9

RG4/CCP5/P1D10

RF7/SS13

RF2/AN7/C1OUT18

RH7/AN15/P1B19

RH6/AN14/P1C20

RH5/AN13/P3B21

RH4/AN12/P3C22

RF1/AN6/C2OUT23

RF0/AN524

AVDD 25AVSS 26

RA3/AN3/VREF+ 27

RA2/AN2/VREF- 28

RA1/AN1 29

RA0/AN0 30

RA5/AN4/LVDIN 33

RH1/A1780

RH0/A1679

RE2/CS/AD10/P2B78RE3/AD11/P3C'77 RE4/AD12/P3B'76 RE5/AD13/P1C'75 RE6/AD14/P1B'74RE7/ECCP2C/AD15/P2A'73

RD0/PSP0/AD0 72RD1/PSP1/AD1 69RD2/PSP2/AD2 68RD3/PSP3/AD3 67RD4/PSP4/AD4/SDO2 66RD5/PSP5/AD5/SDI2/SDA2 65RD6/PSP6/AD6/SCK2/SCL2 64RD7/PSP7/AD7/SS2 63RJ0/ALE62

RJ1/OE61 RJ2/WRL60 RJ3/WRH59

RB0/INT0 58RB1/INT1 57RB2/INT2 56RB3/INT3/ECCP2B/P2A' 55RB4/KBI0 54RB5/KBI1/PGM 53RB6/KBI2/PGC 52

RA6/OSC2/CLKO 50RA7/OSC1/CLKI 49

RA4/T0CKI 34

RC1/T1OSI/ECCP2A/P2A 35

RC0/T1OSO/T13CKI 36

RC6/TX1/CK1 37RC7/RX1/DT1 38

RJ4/BA039RJ5/CE40 RJ6/LB41

RB7/KBI3/PGD 47

RC5/SDO 46

RC4/SDI/SDA 45

RC3/SCK/SCL 44

RC2/ECCP1/P1A 43

RJ7/UB42

RF3/AN8/C2IN+17RF4/AN9/C2IN-16 RF5/AN10/CVREF/C1IN+15 RF6/AN11/C1IN-14

PIC18F8722

PIC18F8722

R6

1k

62



RA5 AK

CONNECT

R35470R

RD0

BU2

R33

10k

R34

470

1 2

BU1

RESET

R8

470MCLR

R5

10K

C4100n

63



VCC GND

RD0RD2RD4RD6

RD1RD3RD5RD7

VCC GND

RB0RB2RB4RB6

RB1RB3RB5RB7

VEN GND

RC0RC2RC4RC6

RC1RC3RC5RC7

1357

2468

9 10

PORTD

10056845-110LF

1357

2468

9 10

PORTB

10056845-110LF

1357

2468

9 10

PORTC

10056845-110LF

Hình 4.10 Khối vi điều khiển

Khối giao tiếp mạng:

64



RC4

VE

N

VE

N

ENC_17

ENC_16ENC_16ENC_17

ENC_13

ENC_13

ENC_12

ENC_12

A1A

2

A1

A2

RC5

RC3

RB5

RB3

SCK8

SI7

SO6

CS9

RESET10

INT4

LEDB26 LEDA27

VCAP 1

CLKOUT3

VSSRX 11TPIN- 12TPIN+ 13

RBIAS 14

VDDOSC 25

OSC2 24

OSC1 23

VSSOSC 22

VSSPLL 21VDDPLL 20

VDDRX 19

VSSTX 18

TPOUT+ 17

TPOUT- 16

VDDTX 15

ENC28J60

ENC28J60VDD=VEN

231

74HC12574HC125

C60.1u

C70.1u

C80.1u

C90.1u

C1010u

X1

CRYSTALC1118p

C1218p

L1100mH

R1651

C1810n

R1751

C1910n

R1851

R1951

11

33

22

44

55

77

66

88

1111

1212

99

1010

911102HR911102

R4

1kR6

1k

R91k

R101k

R2

100

R7

100

R11

100

1

JUMP_74125JUMP_74125

65



Hình 4.11 Khối giao tiếp mạng

- Dùng ENC28J60 để kết nối mạng Ethernet, tần số thạc anh 25Mhz.

- Dùng 74HC125 để kết nối giữa ENC28J60 và vi điều khiển

PIC18F822.

- Dùng đầu mạng RJ45 HR911102

Khối ROM:

SCK6

SI5

SO2

CS1 HOLD 7WP 3

25LC256

25LC256

RC5RC3

RC4RA3

C50.1u

R3

10k

66



Hình 4.12 Khối ROM

- Dùng Room 25LC256, với dung lượng 256KB để lưu trữ Webserver

Khối cảm biến nhiệt độ, chuông, hiển thị LCD, mạch nạp

67



RE

7R

E6

RE

5R

E4

RE

3R

E2

RE

1R

E0

RG

0R

G1

RG

2

MCLRVEXTVSSRB7RB6

RF2RF3

27.0DQ2VCC3

GND1

DS18B20

DS18B20

R1210k

C15

0.1u

BUZ1

BUZZER

1

23

Q1NPN

R13

10k

R1410k

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

LCD66226-016

12345

J2

CHAN NAP

12

J4

CONN-H212

J5

CONN-H2

31

2

RV1

10k

68



Hình 4.13 Khối cảm biến, chuông, hiển thị, mạch nạp

- Dùng cảm biến đo nhiệt độ DS18B20.

- Dùng chuông để cánh báo

- Dùng Text LCD16x2 để hiển thị

Chương 5: KẾT LUẬN5.1 Kết luận

Qua thời gian nghiên cứu, thi công đồ án đã cơ bản được hoàn thành.

Bằng sự nỗ lực cố gắng của bản thân mỗi cá nhân và sự phân chia, phối hợp

công việc hợp lí, chặt chẽ, nhịp nhàng giữa mỗi thành viên của nhóm, bên cạnh

đó còn là sự hướng dẫn nhiệt tình, tận tâm của thầy Vũ Vân Hà, đồ án này đã

được hoàn thành đúng thời gian như đã định và đã đạt được yêu cầu đặt ra là

thiết kế và thi công hệ thống điều khiển thiết bị điện từ xa qua mạng Ethernet và

tin nhắn SMS. Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng em đã thu được những kết

quả nhất định như sau:

- Mạch điện với các module trên mạch được thiết kế, thi công hoàn chỉnh

và đã được thử nghiệm nhiều lần và đã hoạt động ổn định trong thực tế.

- Xây dựng được mô hình để ứng dụng điều khiển các thiết bị và hệ thống

báo động khi nhiệt độ tăng cao.

69



Hệ thống điều khiển thiết bị điện trong nhà từ xa thông qua mạng Ethernet

và tin nhắn SMS được thực hiện như trong đề tài là một hệ thống với các chức

năng đạt được như sau:

1. Hệ thống có thể điều khiển được thiết bị điện từ xa thông qua tin nhắn SMS:

- Sau khi gửi tin nhắn thì với nội dụng tin nhắn đó, bộ xử lí sẽ thực thi

quá trình xử lí, sau đó là điều khiển thiết bị một cách tự động.

- Tin nhắn được gửi đi từ người điều khiển để điều khiển thiết bị điện và

người điều khiển cũng nhận được tin nhắn trả ngược lại với nội dụng tin

nhắn là đã thực thi lệnh điều khiển thành công hay chưa.

- Hệ thống có khả năng được bảo vệ tốt, nghĩa là người sử dụng phải biết

lệnh điều khiển và mật khẩu (password) thì mới đăng nhập được vào hệ

thống đối với sử dụng tin nhắn SMS.

2. Hệ thống của thể điều khiển được thiết bị điện từ xa thông qua mạng Ethernet

- Người dùng có thể dùng máy tính đăng nhập vào Webserver và thực thi

điều khiển thiết bị ngay trên giao điện Web.

- Trạng thái của thiết bị được cập nhật ngay trên giao diện Web.

3. Hệ thống có tính năng cảnh báo khi nhiệt độ cao

- Khối cảm biến đo nhiệt độ DS18B20 được kết nối tới vi điều khiển cho

biết nhiệt độ phòng.

- Có chức năng báo động và gửi tín nhăn tới người dùng khi nhiệt độ tăng

cao quá giới hạn cho phép.

Để thực hiện được các chức năng nêu trên, nhóm em đã tìm hiểu, nghiên

cứu các vấn đề có liên quan tới đề tài như : truyền thông UART, truyền thông

SPI, giao thức TCP/IP, vi điều khiển PIC18F8722, ENC28J60, mạng Ethernet,

70



Module Sim900, bộ lệnh AT Command dành cho Module, và các vấn đề khác

liên quan tới đề tài.

Cuối cùng, theo nhận định chủ quan của nhóm em thì đồ án đã được hoàn

thành đúng thời gian cho phép và đã trình bày khá đầy đủ các mảng kiến thức

liên quan, các vấn đề liên qua tới đề tài. Song do những điều kiện khách quan, đề

tài này chỉ thực hiện một phần nhỏ đối với việc điều khiển. Đó là điều khiển 4

thiết bị công suất và cảnh báo khi nhiệt độ cao.

5.2 Hướng phát triển đề tàiDo thời gian thực hiện đề tài có hạn và lượng kiến thức cá nhân mỗi thành

viên của nhóm là nhất định nên đề tài thực hiện xong chỉ đáp ứng được một phần

nhỏ của một hệ thống hoàn chỉnh. Vì vậy, để đề tài này thêm phong phú hơn,

mang nhiều tính thực tế hơn nữa, có khả năng ứng dụng cao hơn thì chúng em đề

xuất đưa thêm vào những yêu cầu như sau:

Sử dụng thêm nhiều loại cảm biến khác, chẳng hạn như cảm biến độ ẩm

không khí để đo độ ẩm không khí, hệ thống báo cháy tự động,… để ứng

dụng vào đề tài. Như thế người dùng có thể hình dung ra được toàn bộ

không gian trong ngồi nhà.

Thêm khối bàn phím, thời gian thực để người dùng có thể trực tiếp chỉnh

định lại các thông số của hệ thống sao cho phù hợp và có thể hẹn giờ để

tắt/bật thiết bị theo ý muốn.

Mở rộng điều khiển được nhiều hơn nữa các thiết bị.

Phần cứng cho mỗi module cần được tách rời nhằm dễ dàng cho việc

chỉnh sửa, thay đổi.

Hy vọng với những hướng phát triển nêu trên cùng với những ý tưởng, góp

ý khác của các thầy cô giáo, các bạn đọc sẽ phát triển hơn nữa đề tài này, khắc

71



phục những hạn chế, tồn tại của đề tài, làm cho đề tài trở nên phong phú hơn,

mang tính ứng dụng cao hơn vào trong thực tế cuộc sống, phục vụ cho những lợi

ích của con người trong tương lai.

TÀI LIỆU THAM KHẢO[1] Hoàng Minh Sơn, Mạng Truyền Thông Công Nghiệp, NXB Khoa Học Và

Kỹ Thuật, 2006

[2] Muhammad Ali Mazidi, Rolin D.McKinlay, Danny Causey, PIC

Microcontroller and Embedded Systems, Courier Kendallville, Inc, 2008

[3] Một Số Trang Web Tham Khảo:

www.picvietnam.com

www.4tech.com.vn

www.dientuvietnam.net

www.microchip.com

www.eprojects.ljcv.net

72

http://eprojects.ljcv.net/

http://www.dientuvietnam.net/

http://www.4tech.com.vn/

http://www.picvietnam.com/



73

Thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị điện trong gia …i.vietnamdoc.net/data/file/2015/Thang09/07/do-an-tot... · Web viewĐể đáp ứng việc điều khiển

Documents