›

Đồ án Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại

pdf 69 trang thiennha21 14/04/2022 6350
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_thiet_ke_va_thi_cong_he_thong_chong_trom_qua_dien_thoa.pdf

Nội dung text: Đồ án Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại

  1. TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG VIỆT - HÀN KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH VÀ ĐIỆN TỬ  BÙI VĂN CƢỜNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM QUA ĐIỆN THOẠI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG NIÊN KHÓA: 2018 - 2021 Đà Nẵng - 01/2021
  2. TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG VIỆT - HÀN KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH VÀ ĐIỆN TỬ  BÙI VĂN CƢỜNG MÃ HSSV: K12C08314 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM QUA ĐIỆN THOẠI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG NIÊN KHÓA: 2018 - 2021 Giảng viên hƣớng dẫn: TS. Nguyễn Vũ Anh Quang Đà Nẵng - 01/2021
  3. LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy TS. Nguyễn Vũ Anh Quang đã trực tiếp hƣớng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện, góp ý và chia sẻ nhiều kinh nghiệm quý báu cho em thực hiện tốt đề tài. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Kỹ thuật máy tính và Điện tử, trƣờng Đại học CNTT&TT Việt - Hàn đã tận tình chỉ bảo, truyền đạt những kiến thức nền tảng chuyên môn làm cơ sở và cũng nhƣ tạo những điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài. Em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn sinh viên khoa Kỹ thuật máy tính và Điện tử đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng nhƣ những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn! Đà nẵng, tháng 12 năm 2020 Sinh viên thực hiện Bùi Văn Cƣờng i
  4. MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii MỞ ĐẦU 1 1. Lí do chọn đề tài 1 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 1 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 2 4. Phƣơng pháp nghiên cứu 2 5. Dự đoán kết quả 2 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2 7. Nội dung bố cục 2 CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3 1.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẢNH BÁO 3 1.1.1. Giới thiệu về hệ thống cảnh báo 3 1.1.2. Vùng bảo vệ 4 1.2. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN 4 1.2.1. Khái niệm cảm biến 4 1.2.2. Phân loại cảm biến 7 1.2.3. Giới hạn sử dụng của cảm biến 9 1.3. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TOÀN CẦU GSM 10 1.3.1. Giới thiệu về công nghệ GSM 10 1.3.2. Các dịch vụ đƣợc tiêu chuẩn ở GSM 10 1.3.3. Cấu trúc địa lý của mạng GSM 11 1.3.4. Cấu trúc mạng GSM 12 1.3.5. Các thành phần chức năng trong hệ thống 13 1.4. GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO VÀ CÁC LINH KIỆN ĐƢỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH 20 1.4.1. Giới thiệu về Arduino 20 ii
  5. 1.4.2. Các linh kiện đƣợc sử dụng trong mạch 28 CHƢƠNG II: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 40 2.1. PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM QUA ĐIỆN THOẠI 40 2.2. PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM QUA ĐIỆN THOẠI 40 CHƢƠNG III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 41 3.1. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG 41 3.2. NHIỆM VỤ TỪNG KHỐI 41 3.2.1. Khối nguồn 41 3.2.2. Khối xử lý trung tâm 42 3.2.3. Khối cảm biến 43 3.2.4. Khối báo động từ xa 43 3.2.5. Khối báo động tại chỗ 44 3.2.6. Khối hiển thị 44 3.2.7. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 45 CHƢƠNG IV: THI CÔNG HỆ THỐNG 47 4.1. THI CÔNG BOARD MẠCH 47 4.2. DANH SÁCH LINH KIỆN ĐƢỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH 48 4.3. LẮP RÁP VÀ KIỂM TRA 48 4.4. THI CÔNG MÔ HÌNH 50 CHƢƠNG V: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 51 5.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC 51 5.2. NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 51 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 PHỤ LỤC 54 iii
  6. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Kí hiệu chữ STT Chữ viết đầy đủ tiếng anh Dịch nghĩa tiếng Việt viết tắt 1 AuC Authentication Center Trung tâm nhận thực 2 BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc 3 BS Base Station Trạm gốc 4 BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc 5 CCH Control Chanel Kênh điều khiển 6 CCCH Common Control Chanel Kênh điều khiển chung Code Division Multiple 7 CDMA Đa truy cập phân chia theo mã Access 8 CELL Cellulear Ô (tế bào) 9 CGI Cell Global Identity Nhận dạng ô toàn cầu European Telecomunications Viện tiêu chuẩn Viễn Thông 10 ETSI Standards Institue Châu Âu Equipment Identification 11 EIR Thanh ghi nhận dạng thiết bị Register Frequency Division Multiple Đa truy cập phân chia theo tần 12 FDMA Access số 13 GMSC Gateway MSC Tổng đài di động cổng Global System for Mobile 14 GSM Trung tâm di động toàn cầu Communication 15 HLR Home Location Bộ đăng ký định vị thƣờng trú Intergrated Service Digital 16 ISDN Mạng liên kết đa dịch vụ Network 17 LA Location Area Vùng định vị Mobile Switching Service 18 MSC Tổng đài di động Center 19 MS Mobile Station Trạm di động 20 NSS Network Subsystem Phân hệ mạng 21 OMC Operation and Maintencince Trung tâm khai thác và bảo iv
  7. Cente dƣỡng Operation and Support 22 OSS Phân hệ khai thác và hổ trợ System Mạng di động công cộng mặt 23 PLMN Public Land Mobile Network đất Packet Switch Public Data Mạng chuyển mạch công cộng 24 PSPDN Network theo gói Public Swithched Telephone Mạng chuyển mạch điện thoại 25 PSTN Network công cộng 26 RACH Random Access Chanel Kênh truy cập ngẫu nhiên 27 RX Receiver Máy thu 28 SIM Subscriber Identity Modul Module nhận dạng thuê bao 29 SMS Short Message Service Dịch vụ bản tin ngắn 30 SS Switching Subsystem Phân hệ chuyển mạch 31 TCH Traffic Chanel Kênh lƣu lƣợng Time Division Multiple Đa truy cập phân chia theo tần 32 TDMA Access số Transcoding and Rate/ Bộ chuyển đổi mã và phối 33 TRAU Adapter Unit howpjp tốc độ 34 TRx Transceiver Bộ thu - phát v
  8. DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Chuyển đổi đáp ứng kích thích. 7 Bảng 1.2. Phân loại theo dạng kích thích 7 Bảng 1.3. Một số thông số kỹ thuật của board Arduino UNO R3 22 Bảng 1.4. Tập lệnh AT điều khiển cuộc gọi. 29 Bảng 1.5. Tập lệnh AT điều khiển tin nhắn 30 Bảng 4.1. Danh sách linh kiện đƣợc sử dụng trong mạch. 48 vi
  9. DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ tổng quan của một hệ thống cảnh báo. 3 Hình 1.2. Vùng bảo vệ của cảm biến thân nhiệt 4 Hình 1.3. Một số loại cảm biến thƣờng dùng hiện nay. 6 Hình 1.4. Phân vùng cấu trúc địa lý mạng GSM 11 Hình 1.5. Mô hình hệ thống GSM. 12 Hình 1.6. Cấu trúc của trạm gốc BSS. 14 Hình 1.7. Vị trí và chức năng của TRAU. 15 Hình 1.8. Chức năng xử lý cuộc gọi của MSC. 17 Hình 1.9. Một số loại Arduino thông dụng hiện nay. 21 Hình 1.10. Board Arduino UNO thực tế. 21 Hình 1.11. Phần cứng của board Arduino UNO. 22 Hình 1.12. Tham khảo thêm chức năng các chân của Arduino UNO R3. 25 Hình 1.13. Phần mềm lập trình Arduino IDE. 26 Hình 1.14. Giao diện phần mềm Arduino IDE. 26 Hình 1.15. Vùng lệnh của phần mềm. 27 Hình 1.16. Cấu trúc cơ bản của 1 frame dữ liệu. 28 Hình 1.17. Sơ đồ chân module SIM800L. 28 Hình 1.18. Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK. 30 Hình 1.19. Sơ đồ nguyên lý cảm biến hồng ngoại E18-D80NK. 31 Hình 1.20. Module relay 1 kênh 5V. 32 Hình 1.21. Màn hình LCD 16x2. 33 Hình 1.22. Cấu trúc trong mỗi giao dịch (transcaction). 34 Hình 1.23. Điều kiện bắt đầu. 34 Hình 1.24. Điều kiện kết thúc. 35 Hình 1.25. Thiết bị Mater gửi điều kiện bắt đầu đến tất cả Slave. 36 Hình 1.26. Các Slave so sánh địa chỉ Master gửi đến. 36 Hình 1.27. Thiết bị Master gửi hoặc nhận khung dữ liệu. 37 Hình 1.28. Thiết bị Slave nhận thành công khung dữ liệu. 37 Hình 1.29. Thiết bị Master gửi điều kiện dừng, kết thúc truyền dữ liệu. 38 Hình 1.30. Còi báo buzzer. 38 Hình 1.31. Bóng đèn led buld. 39 Hình 2.1. Sơ đồ làm việc của hệ thống báo trộm. 40 Hình 3.1. Sơ đồ khối hệ thống 41 vii
  10. Hình 3.2. Nguồn sạc adapter 5VDC. 42 Hình 3.3. Khối xử lý trung tâm 42 Hình 3.4. Khối cảm biến 43 Hình 3.5. Khối báo động từ xa 43 Hình 3.6. Khối báo động tại chỗ 44 Hình 3.7. Khối hiển thị 44 Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống 45 Hình 4.1. Mạch in của hệ thống. 47 Hình 4.2. Mạch PCB 3D lớp dƣới. 47 Hình 4.3. Mạch PCB 3D lớp trên. 47 Hình 4.4. Board mạch lớp dƣới. 49 Hình 4.5. Board mạch lớp trên. 49 Hình 4.6. Mô hình hệ thống khi chƣa hoạt động. 50 Hình 4.7. Mô hình hệ thống gọi điện cảnh báo khi có đột nhập. 50 viii
  11. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Nhƣ chúng ta đã biết, trong thời gian gần đây tình trạng trộm cắp đã trở nên phổ biến và ngày một tinh vi hơn tại Việt Nam. Các vụ việc trộm cắp không những gây thiệt hại lớn về tài sản của các gia đình, cơ quan, mà còn tạo sự lo lắng cho nhiều ngƣời, ảnh hƣởng đến trật tự an toàn xã hội. Sau hàng loạt vụ việc và sự khuyến cáo của cơ quan chức năng, nhiều gia đình đã có biện pháp tăng cƣờng lắp đặt các thiết bị báo trộm cho gia đình. Tuy nhiên những biện pháp đó đôi khi không phát huy đƣợc nhiều tác dụng. Từ những yêu cầu thực tế đó, những đòi hỏi ngày càng cao của cuộc sống, cộng với sự phát triễn mạnh mẽ của mạng di động em đã chọn đề tài “Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại” nhằm đáp ứng nhu cầu giám sát điều khiển từ xa bằng điện thoại di động, góp phần vào giữ vững trật tự an ninh của gia đình và xã hội. 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu  Mục tiêu “Hệ thống chống trộm qua điện thoại” sẽ phát hiện đƣợc các đột nhập từ bên ngoài sau đó cảnh báo cho chúng ta kịp thời đƣa ra các phƣơng án xử lý hiệu quả nhất. Đề tài sử dụng vi điều khiển làm bộ xử lý trung tâm, các cảm biến hồng ngoại phát hiện ra dấu hiệu đột nhập. Cùng một số thiết bị đầu ra nhƣ âm thanh (chuông, còi), bằng tín hiệu phát sáng (đèn), Module SIM nhận tín hiệu từ trung tâm sẽ gửi tin nhắn thông báo đến ngƣời quản lý để kịp thời xử lý khi có sự cố đột nhập xảy ra.  Nhiệm vụ nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu các vấn đề sau: - Nghiên cứu hệ thống báo trộm trên thị trƣờng. - Nghiên cứu các thành phần của hệ thống báo trộm. - Tìm hiểu về các loại cảm biến, module. - Phân biệt đƣợc các loại cảm biến, nắm đƣợc các thông số của cảm biến nhƣ: phạm vi, khoảng cách hoạt động, điện áp cung cấp, Từ đó đƣa ra lựa chọn phù hợp để đƣa vào sử dụng trong mô hình. - Tìm hiểu về mạng thông tin di động. - Thiết kế mạch báo trộm qua điện thoại. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 1
  12. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu  Đối tƣợng - Nghiên cứu về hệ thống báo trộm. - Nghiên cứu về thiết bị cảm biến hồng ngoại và module sim. - Nghiên cứu về các linh kiện có trong mạch.  Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết về các thành phần có trong hệ thống báo trộm. - Nghiên cứu lý thuyết về các loại cảm biến. - Nghiên cứu lý thuyết về mạng thông tin di đông GSM. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu Sử dụng phƣơng pháp luận làm rõ nội dung đề tài: - Thu thập, phân tích các tài liệu có liên quan đến đề tài. - Nghiên cứu các thành phần có trong hệ thống báo trộm. - Tìm hiểu về mạng thông tin di động GSM. - Tìm hiểu và phân tích hệ thống báo trộm qua điện thoại. 5. Dự đoán kết quả Hệ thống sẽ báo động khi phát hiện có đột nhập và lập tức gọi điện, nhắn tin đến số điện thoại đƣợc cài đặt sẵn để báo động cho ngƣời chủ biết để có phƣơng pháp xử lý, đồng thời sẽ báo động tại chỗ bằng âm thanh (còi buzzer) và ánh sáng (bóng đèn led). 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Đề tài giúp em nắm rõ đƣợc kiến thức về hệ thống báo trộm kết hợp với mạng thông tin di động GSM. Đề tài mang tính thực tế cao và đƣợc áp dụng nhiều vào cuộc sống. Không chỉ các cơ quan, doanh nghiệp mà ngay cả các hộ gia đình cũng sử dụng phổ biến. 7. Nội dung bố cục CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƢƠNG II: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CHƢƠNG III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHƢƠNG IV: THI CÔNG HỆ THỐNG CHƢƠNG V: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 2
  13. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẢNH BÁO 1.1.1. Giới thiệu về hệ thống cảnh báo Trƣớc đây, khi nói đến công tác bảo vệ an ninh cũng nhƣ chống trộm đột nhập chúng ta thƣờng nghĩ đến là: thuê ngƣời làm bảo vệ hoặc là nuôi chó để bảo vệ nhà Ngày nay với sự phát triễn của công nghệ cũng nhƣ điện tử số, con ngƣời đã cho ra đời những phát minh mới về lĩnh vực báo động có đột nhập, chúng đa dạng và đƣợc ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống. Về nguyên tắc một bộ cảnh báo gồm 3 phần chính: các sensor, bộ xử lý trung tâm và các thiết bị cảnh báo. Các sensor chính là các cảm biến thu thập tín hiệu sau đó đƣa về bộ xử lý trung tâm. Có rất nhiều loại sensor nhƣ: cảm biến khói, cảm biến từ, cảm biến nhiệt, cảm biến hồng ngoại, cảm biến quang, cảm biến âm thanh, Bộ xử lý trung tâm là bộ phận nhận các thông tin từ sensor gửi về sau đó xử lý, tùy theo ngƣời lập trình mà nó đƣa ra các xử lý khác nhau khi nhận tín hiệu. Hầu hết các xử lý của bộ xử lý trung tâm đƣợc đƣa ra các thiết bị cảnh báo để thông báo tình huống cho ngƣời sử dụng. Thiết bị cảnh báo thƣờng là: loa, còi, điện thoại, đèn báo, Hình 1.1. Sơ đồ tổng quan của một hệ thống cảnh báo. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 3
  14. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại 1.1.2. Vùng bảo vệ Khái niệm “vùng bảo vệ” của hệ thống cảnh báo đƣợc hiểu một cách đơn giản là thể tích mà trong giới hạn đó các bộ phận cảnh báo tạo ra một sự bảo vệ phát hiện đột nhập bằng việc phát ra các chùm tia hồng ngoại, sóng siêu âm, tạo nên một không gian bảo vệ. Kích thƣớc và hình dáng của vùng bảo vệ thay đổi theo sự bố trí, sắp xếp và phụ thuộc vào đặc tính, độ rộng quét của cảm biến.  Vùng bảo vệ của cảm biến hồng ngoại thân nhiệt Hình 1.2. Vùng bảo vệ của cảm biến thân nhiệt Tùy vào mỗi loại cảm biến thì có các thông số nhƣ góc quét, khoảng cách quét tối đa, nhiệt độ phát hiện và kích thƣớc khác nhau.  Một số lƣu ý để có đƣợc vùng quan sát bảo vệ tốt nhất: Tránh các vị trí điều hòa, lò sƣởi, các nơi thay đổi nhiệt độ. Nên lắp ở các phòng có ít vật cản để có đƣợc phạm vi quét tốt nhất. Cần phải điều chỉnh vị trí, góc, độ cao phù hợp để có vùng quét rộng nhất. Tránh để thiết bị đối diện thẳng và song song với hƣớng chuyển động, vì nhƣ thế cảm biến sẽ kém nhạy với các chuyển động song song với tia quét. 1.2. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN 1.2.1. Khái niệm cảm biến Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lƣợng vật lý và các đại lƣợng không có tính chất điện cần đo thành các đại lƣợng vật lý có tính chất điện nhƣ: điện trở, điện tích, điện áp. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 4
  15. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Thông tin đƣợc xử lý để rút ra tham số định tính hoặc định lƣợng của môi trƣờng, phục vụ các nhu cầu nghiên cứu khoa học kỹ thuật hay dân sinh và gọi ngắn gọn là đo đạt, phục vụ trong truyền và xử lý thông tin, hay trong điều khiển các quá trình khác. Cảm biến thƣờng đƣợc đặt trong các vỏ bảo vệ tạo thành đầu thu dò, có thể kèm các mạch điện hỗ trợ, tuy nhiên trong nhiều văn liệu thì thuật ngữ cảm biến ít dùng cho vật có kích thƣớc lớn. Các đại lƣợng đo (M) thƣờng không có tính chất điện (nhƣ nhiệt độ, áp suất, trọng lƣơng, ) tác động lên cảm biến cho ta đại lƣợng đặc trƣng (S) mang tính chất điện (nhƣ điện áp, điện tích, dòng điện hay trở kháng) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị của đại lƣợng đó. Phƣơng trình chuyển đổi của cảm biến: S = F(M) Trong đó (S): đại lƣợng đầu ra hoặc phản ứng của cảm biến. (M): đại lƣợng đầu vào hay kích thích (F): phụ thuộc vào cấu tạo, vật liệu làm cảm biến Cảm biến tích cực là không có sử dụng điện năng bổ xung để chuyển sang tín hiệu điện, loại cảm biến này hoạt động nhƣ một máy phát, đáp ứng điện tích, điện áp hay dòng. Cảm biến tích cực đƣợc chế tạo dựa trên ứng dụng của các hiện tƣợng vật lý biến đổi một dạng năng lƣợng nào đó (nhiệt, quang, cơ, bức xạ, ) thành đại lƣợng điện. Cảm biến thụ động là sử dụng điện năng bổ xung để chuyển sang tín hiệu điện, loại cảm biến này hoạt động nhƣ một trở kháng trong đó đáp ứng là điện trở, độ tự cảm hoặc điện dung. Cảm biến thụ động thƣờng đƣợc chế tạo từ một trở kháng có các thông số chủ yếu nhạy với đại lƣợng cần đo. Giá trị của trở kháng phụ thuộc vào kích thƣớc, tính chất điện của vật liệu chế tạo (nhƣ điện trở suất p, độ tự thẩm μ, hằng số điện môi ε) vì vậy các đại lƣợng đo có thể ảnh hƣởng riêng biệt đến kích thƣớc, tính chất điện hoặc đồng thời cả hai. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 5
  16. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại  Một số loại cảm biến thƣờng dùng hiện nay. Hình 1.3. Một số loại cảm biến thường dùng hiện nay.  Một cảm biến đƣợc sử dụng khi đáp ứng các tiêu chí kỹ thuật xác định: Độ nhạy: gia số nhỏ nhất có thể phát hiện. Mức tuyến tính: khoảng giá trị đƣợc biến đổi có hệ số biến đổi cố định. Dải biến đổi: khoảng giá trị biến đổi sử dụng đƣợc. Ảnh hƣởng ngƣợc: khả năng gây thay đổi môi trƣờng. Mức nhiễu ồn: tiếng ồn riêng và ảnh hƣởng của tác nhân lên kết quả. Sai số xác định: phụ thuộc độ nhạy và mức nhiễu. Độ trôi; sự thay đổi tham số theo thời gian phục vụ hoặc thời gian tồn tại. Độ trễ: mức độ đáp ứng với thay đổi của quá trình. Độ tin cậy: khả năng làm việc ổn định, chịu những biến động lớn của môi trƣờng. Điều kiện môi trƣờng: dải nhiệt độ, độ ẩm áp suất, làm việc đƣợc. Có sự tƣơng đối trong tiêu chí tùy thuộc lĩnh vực áp dụng. Các cảm biến ở các thiết bị số (digital), tức cảm biến logic, thì độ tuyến tính không có nhiều ý nghĩa. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 6
  17. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại 1.2.2. Phân loại cảm biến a) Phân loại theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng kích thích Bảng 1.1. Chuyển đổi đáp ứng kích thích. Hiện tƣợng Chuyển đổi và đáp ứng kích thích - Nhiệt điện. - Quang điện. - Quang từ. Vật lý - Điện từ. - Quang đàn hồi. - Nhiệt từ; - Biến đổi hóa học. Hóa học - Biến đổi điện hóa. - Phân tích phổ; - Biến đổi sinh hóa. Sinh học - Hiệu ứng trên cơ thể sống. b) Phân loại theo kích thích Bảng 1.2. Phân loại theo dạng kích thích - Biên pha, phân cực. Âm thanh - Phổ. - Tốc độ. - Điện tích, dòng điện. - Điện thế, điện áp. Điện - Điện trƣờng. - Điện dẫn, hằng số điện môi. - Từ trƣờng. Từ - Từ thông, cƣờng độ điện trƣờng. - Độ từ thẩm. - Biên, pha, phân cực, phổ. - Độ truyền. Quang - Hệ số phát xạ, khúc xạ. - Hệ số hấp thụ, hệ số bức xạ. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 7
  18. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại - Vị trí. - Lực, áp suất. - Gia tốc, vận tốc. Cơ - Ứng suất, độ cứng. - Moment. - Khối lƣợng tỷ trọng. - Vận tốc chất lƣu, độ nhớt - Nhiệt độ. Nhiệt - Thông lƣợng. - Nhiệt dung, tỷ nhiệt. - Kiểu. Bức xạ - Năng lƣợng. - Cƣờng độ. c) Phân loại theo phạm vi xử dụng Khả năng quá tải Tốc độ đáp ứng Độ ổn định Tuổi thọ Điều kiện lựa chọn Kích thƣớc, trọng lƣợng Công nghiệp Nghiên cứu khoa học Môi trƣờng, khí tƣợng Thông tin, viễn thông Nông nghiệp Dân dụng Vũ trụ Quân sự d) Phân loại theo thông số mô hình mạch thay thế Cảm biến tích cực đầu ra là nguồn áp, nguồn dòng (NPN, PNP, ). Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 8
  19. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Cảm biến thụ động đƣợc đặc trƣng bởi các thông số R, L, C, M tuyến tính hoặc phi tuyến. Đƣờng cong chuẩn của cảm biến là đƣờng cong đƣợc biểu diễn phụ thuộc vào đại lƣợng điện (S) ở đầu ra của cảm biến vào giá trị của đại lƣợng đo (M) ở đầu vào. 1.2.3. Giới hạn sử dụng của cảm biến Trong quá trình sử dụng, các cảm biến luôn chịu tác động của ứng lực cơ học, tác động nhiệt. Khi các tác động này vƣợt quá ngƣỡng cho phép, chúng sẽ làm thay đổi đặt trƣng làm việc của cảm biến. Bởi vậy khi sử dụng cảm biến, ngƣời sử dụng cần phải biết rõ các giới hạn này.  Vùng làm việc danh định Vùng làm việc danh định tƣơng ứng với những điều kiện sử dụng bình thƣờng của cảm biến. Giới hạn của vùng là các giá trị ngƣỡng mà các đại lƣợng đo, các đại lƣợng vật lý có liên quan đến đại lƣợng đo hoặc các đại lƣợng ảnh hƣởng có thể thƣờng xuyên đạt tới mà không làm thay đổi các đặc trƣng làm việc danh định của cảm biến.  Vùng không gây nên hƣ hỏng Vùng không gây nên hƣ hỏng là vùng mà khi các đại lƣợng đo hoặc các đại lƣợng vật lý có liên quan và các đại lƣợng ảnh hƣởng vƣợt qua ngƣỡng của vùng làm việc danh định nhƣng cẫn còn nằm trong phạm vi không gây nên hƣ hỏng, các đặc trƣng của cảm biến có thể bị thay đổi nhƣng những thay đổi này mang tính thuận nghịch, tức là khi trở về vùng làm việc danh định các đặc trƣng của cảm biến lấy lại giá trị ban đầu của chúng.  Vùng không phá hủy Vùng không phá hủy là vùng mà khi các đại lƣờng đo hoặc các đại lƣợng vật lý có liên quan và các đại lƣợng ảnh hƣởng vƣợt qua ngƣỡng của vùng không gây nên hƣ hỏng nhƣng vẫn còn nằm trong phạm vi không bị phá hủy, các đặc trƣng của cảm biến bị thay đổi và những thay đổi này mang tính không thuận nghịch, tức là khi trở về vùng làm việc danh định các đặc trƣng của cảm biến không thể lấy lại giá trị ban đầu của chúng. Trong trƣờng hợp này cảm biến vẫn còn sử dụng đƣợc, nhƣng phải tiến hành chuẩn lại cảm biến. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 9
  20. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại 1.3. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TOÀN CẦU GSM 1.3.1. Giới thiệu về công nghệ GSM GSM (Global System for Mobile communication) là hệ thống thông tin di động toàn cầu. GSM là một công nghệ không dây thuộc thế hệ 2G (Second generation) có cấu trúc mạng tế bào, cung cấp dịch vụ truyền giọng nói và chuyển giao dữ liệu chất lƣợng cao với các băng tần khác nhau: 400MHz, 900MHz, 1800MHz và 1900MHz, đƣợc tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) quy định. GSM là một công nghệ cấu trúc mở nên hoàn toàn không phụ thuộc vào phần cứng, ngƣời ta có thể mua thiết bị từ nhiều hãng khác nhau. Do đó hầu nhƣ công nghệ GSM có mặt khắp mọi nơi trên thế giới khi các nhà cung cấp dịch vụ thực hiện ký kết roaming với nhau nhờ đó mà thuê bao GSM có thể dễ dàng sử dụng máy điện thoại GSM của mình ở bất cứ nơi đâu. Hệ thống thông tin di động GSM sử dụng kết hợp phƣơng pháp đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA (Time Division Multiple Access) và phân chia theo tần số FDMA (Frequency Division Multiple Access), trong đó mỗi MS (Mobile Station) đƣợc cấp phát một cặp tần số và một khe thời gian để truy cập vào mạng. 1.3.2. Các dịch vụ đƣợc tiêu chuẩn ở GSM  Dịch vụ thoại: - Chuyển hƣớng các cuộc gọi vô điều kiện. - Chuyển hƣớng cuộc gọi khi thuê bao di động không bận. - Chuyển hƣớng cuộc gọi khi không đến đƣợc MS. - Chuyển hƣớng cuộc gọi khi tắc nghẽn vô tuyến. - Cấm tất cả các cuộc gọi ra quốc tế trừ các nƣớc PLMN (Public Lan Mobile Network) thƣờng trú. - Giữ cuộc gọi. - Đợi gọi. - Chuyển tiếp cuộc gọi. - Thông báo phí cƣớc. - Nhận dạng số chủ gọi.  Dịch vụ bản tin nhắn Có 2 loại dịch vụ bản tin nhắn: Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 10
  21. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại - Dịch vụ bản tin nhắn truyền điểm – điểm (giữa hai thuê bao). Loại này đƣợc chia thành 2 loại nhỏ: Dịch vụ bản tin nhắn kết nối di động, điểm – điểm. Cho phép ngƣời sử dụng GSM nhận các bản tin nhắn. Dịch vụ bản tin nhắn khởi đầu từ Mobile, điểm – điểm. Cho phép ngƣời sử dụng GSM gửi bản tin đến ngƣời sử dụng GSM khác. - Dịch vụ bản tin nhắn phát quảng bá: cho phép bản tin nhắn gửi đến máy di động trên một vùng địa lý nhất định.  Các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng GSM: Hệ thống thông tin di động GSM cho phép chuyển vùng tự do của các thuê bao trong khu vực Châu Âu, có nghĩa là một thuê bao có thể xâm nhập sang mạng của các nƣớc khác khi di chuyển sang biên giới. Trạm di động GSM – MS (GSM Mobile Station) phải có khả năng trao đổi thông tin ở bất cứ nơi nào phủ sóng quốc tế. 1.3.3. Cấu trúc địa lý của mạng GSM Mỗi một mạng điện thoại cần một cấu trúc nhất định, để định tuyến các cuộc gọi đến tổng đài cần thiết và cuối cùng đến thuê bao cần gọi. Trong mạng di động thì cấu trúc này rất quan trọng do tính lƣu thông của các thuê bao trong mạng. Trong hệ thống GSM thì cấu trúc có thể đƣợc chia thành các phân vùng sau: Hình 1.4. Phân vùng cấu trúc địa lý mạng GSM  Vùng phục vụ PLMN (Public Lan Mobile Network): Vùng phục vụ GSM là toàn bộ vùng phục vụ do sự kết hợp của các quốc gia thành viên nên những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau có thể sử dụng đƣợc nhiều nơi trên thế giới. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 11
  22. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Phân cấp theo vùng phục vụ PLMN, có thể là một hay nhiều vùng trong một quốc gia tùy theo kích thƣớc của vùng phục vụ.  Vùng phục vụ MSC (Mobile Switching Service Center) Vùng phục vụ MSC là một phần của mạng đƣợc một MSC quản lý, để định tuyến một cuộc gọi đến một thuê bao di động. Mọi thông tin để định tuyến đến thuê bao di động hiện đang trong vùng phục vụ của MSC đƣợc lƣu giữ trong bộ ghi định vị tạm trú VLR. Một vùng mạng GSM/PLMN đƣợc chia thành một hay nhiều vùng phục vụ MSC/VLR.  Vùng định vị LA (Location Area): Mỗi vùng phục vụ MSC/VLR đƣợc chia thành một số vùng định vị LA. Vùng định vị là một phần của vùng phục vụ MSC/VLR, khi có cuộc gọi đến, hệ thống sẽ phát quảng bá một thông báo tìm thuê bao cần gọi. Vùng định vị LA đƣợc hệ thống sử dụng để tìm một thuê bao đang ở trạng thái hoạt động.  Ô (cell): Vùng định vị đƣợc chia thành một số ô. Ô là đơn vị nhỏ nhất của mạng, là một vùng bao phủ vô tuyến đƣợc mạng nhận dạng bằng chỉ số nhận dạng ô toàn cầu CGI (Cell Global Identity). Mỗi ô đƣợc quản lý bởi một trạm vô tuyến gốc BTS. 1.3.4. Cấu trúc mạng GSM Hệ thống GSM có thể chia thành nhiều hệ thống con. Hệ thống con chuyển mạch SS (Switching Subsystem), hệ thống con trạm gốc BSS (Base Station Subsystem), hệ thống khai thác và bảo dƣỡng mạng OMC (Operations & Maintenance Center). Hình 1.5. Mô hình hệ thống GSM Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 12
  23. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Chú thích: - SS: Hệ thống chuyển mạch - AUC: Trung tâm nhận thực - VLR: Bộ định vị tạm trú - HLR: Bộ định vị thƣờng trú - EIR: Thanh ghi nhận dạng thiết bị - MSC: Trung tâm chuyển mạch các dịch vụ di động (tổng đài vô tuyến) - BSS: Hệ thống trạm gốc - BTS: Trạm thu phát gốc - BSC: Hệ thống điều khiển trạm gốc - MS: Trạm di động - OMC: Trung tâm khai thác và bảo dƣỡng - ISDN: Mạng liên kết đa dịch vụ - PSPDN: Mạng chuyển mạch công cộng theo gói - PSTN: Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng - PLMN: Mạng di động công cộng mặt đất Cấu trúc mạng di động số GSM theo khuyến nghị của GSM thì mạng GSM đƣợc chia thành chuyển mạch (SS) và hệ thống trạm gốc BSS. Mỗi một hệ thống chứa một số khối chức năng và các khối này đƣợc thực hiện ở các phần cứng khác nhau. 1.3.5. Các thành phần chức năng trong hệ thống Mạng thông tin di động công cộng mặt đất PLMN (Public Land Mobile Network) theo chuẩn GSM đƣợc chia thành 4 phân hệ chính: phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem), phân hệ chuyển mạch SS (Switching Subsystem), trạm di động MS (Mobile Station), phân hệ khai thác và hỗ trợ (Operation and Support Subsystem). 1.3.5.1. Hệ thống trạm gốc BSS (Base Station Subsystem) Hệ thống BSS đƣợc chia thành hai khối chức năng chính: Trạm thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station) và bộ điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controller), ngoài ra còn có các khối thích ứng tốc độ chuyển đổi mã TRAU (Transcoder Rate Adaptor Unit). Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 13
  24. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Phân hệ trạm gốc BSS giao diện trực tiếp với các trạm di động MS bằng thiết bị BTS thông qua giao diện vô tuyến. Mặt khác BSS thực hiện giao diện với các tổng đài ở phân hệ chuyển mạch SS. BSS thực hiện giao diện với tổng đài và nhờ vậy kết nối những ngƣời sử dụng các trạm di động với những ngƣời sử dụng viễn thông khác. BSS cũng phải đƣợc điều khiển, do đó nó đƣợc đấu nối với các phân hệ điều hành và bảo dƣỡng OSS. Hình 1.6. Cấu trúc của trạm gốc BSS.  Trạm thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station). BST thực hiện chức năng vô tuyến trực tiếp đến các thuê bao di động MS thông qua giao diện vô tuyến. BTS bao gồm các thiết bị thu, phát, anten và các khối xử lý tín hiệu. BTS đƣợc coi là một module vô tuyến phức tạp thực hiện các chức năng sau: - Quản lý lớp vật lý truyền dẫn vô tuyến. - Quản lý giao thức liên kết số liệu giữa MS với BSC. - Vận hành và bảo dƣỡng trạm BTS. - Cung cấp các thiết bị truyền dẫn và ghép kênh nối trên giao tiếp. - Mã hóa và giải mã. - Điều chế và giải điều chế. Bộ phận quan trọng nhất trong BTS chính là bộ chuyển đổi mã và phối hợp tốc độ TRAU (Transcoding and Rate Adapter Unit). TRAU thực hiện chuyển đổi tín hiệu thoại thành luồng tốc độ số 64kbit/s để truyền từ BCS đến MSC. TRAU tiếp nhận các khung số liệu 16kbit/s từ giao diện Abis giữa BSC đến MSC, và nó định dạng lại thông tin của mỗi luồng số liệu thành dạng A-TRAU để truyền đi trên giao diện giữa BSC và MSC. TRAU thƣờng đƣợc đặt cùng vị trí với BSC. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 14
  25. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Hình 1.7. Vị trí và chức năng của TRAU.  Trung tâm điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controller). BSC là khối chức năng điều khiển, giám sát các BTS và các liên lạc vô tuyến trong hệ thống. BSC điều khiển công suất, quản lý giao diện vô tuyến thông qua các lệnh điều khiển của BTS và MS. Vai trò chủ yếu của BSC là quản lý các kênh vô tuyến và quản lý chuyển giao. Một BSC quản lý hàng chục BTS tạo thành một trạm gốc. Một tập hợp các trạm gốc gọi là phân hệ trạm gốc. Giao diện Abis đƣợc quy định bởi BSC và MSC. Sau đó, giao diện Abis cũng đƣợc quy định giữa BSC và BTS. Các chức năng chính của BSC. Quản lý mạng vô tuyến Việc quản mạng vô tuyến chính là quản lý các cell và các kênh logic của chúng. Các số liệu quản lý điều đƣợc đƣa về BSC để đo đạt và xử lý, ví dụ nhƣ lƣu lƣợng thông tin ở một cell, môi trƣờng vô tuyến, số lƣợng cuộc gọi bị mất, các lần chuyển giao thành công, thất bại Quản lý trạm vô tuyến gốc BTS Trƣớc khi đƣa vào khai thác thì BSC lập cấu hình của BTS (số máy thu/ phát TRX, tần số cho mỗi trạm ). Nhờ đó mà BSC có sẵn một tập các kênh vô tuyến giành cho điều khiển và nối thông cuộc gọi. Điều khiển thông tin cuộc gọi BSC chịu trách nhiệm thiết lập và giải phóng các đầu nối tới máy di động MS. Trong quá trình gọi, sự đấu nối đƣợc BSC giám sát. Cƣờng độ tín hiệu, chất lƣợng các cuộc đấu nối đƣợc ở máy di động và TRX gửi đến BSC. Dựa vào đó mà BSC sẽ quyết định công suất phát tốt nhất của MS và TRX để giảm nhiễu và tăng chất lƣợng cuộc đấu nối. BSC còn điều khiển quá trình chuyển giao nhờ các kết quả đo kể trên để quyết định chuyển giao MS sang các Cell khác, nhằm đạt đƣợc chất lƣợng cuộc gọi tốt hơn. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 15
  26. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Trong trƣờng hợp chuyển giao sang Cell của một BSC khác thì nó phải nhờ sự trợ giúp của MSC. Ngoài ra, BSC còn có thể điều khiển chuyển giao giữa các kênh trong một Cell hoặc từ Cell này sang kênh của Cell khác khi Cell này bị ngẽn hoặc nhiễu. Quản lý truyền dẫn BSC có chức năng quản lý cấu hình các đƣờng truyền dẫn tới MSC và BTS để đảm bảo chất lƣợng thông tin. Trong trƣờng hợp có sự cố một tuyến nào đó thì nó sẽ tự động điều khiển tới một tuyến dự phòng. 1.3.5.2. Phân hệ chuyển mạch SS (Switching Subsystem) Phân hệ chuyển mạch SS bao gồm các chức năng chính của mạng GSM cũng nhƣ các cơ sở dữ liệu cần thiết cho số liệu thuê bao và quản lý di động của thuê bao. Chức năng chính của SS là quản lý thông tin giữa những ngƣời sử dụng mạng GSM với nhau và với mạng khác. Phân hệ chuyển mạch bao gồm các chức năng sau: - Trung tâm chuyển mạch di động MSC. - Thanh ghi định vị thƣờng trú HLR. - Thanh ghi định vị tạm trú VLR. - Trung tâm nhận thực AUC. - Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR.  Trung tâm chuyển mạch di động MSC (Mobile Sevice Switch Center) Ở phân hệ chuyển mạch SS, chức năng chuyển mạch chính đƣợc MSC thực hiện. Tổng đài di động MSC (Module Service Switch Center) thƣờng là một tổng đài di động lớn điều khiển và quản lý một số các bộ điều khiển trạm gốc BSC. MSC thực hiện các chức năng chuyển mạch chính, vì vậy nhiệm vụ chính của MSC là tạo kết nối và xử lý cuộc gọi đến những thuê bao của GSM, ngoài ra MSC giao tiếp với phân hệ BSS và giao tiếp với mạng ngoài qua tổng đài cổng GMSC (Gateway Mobile Switching Center). Để kết nối MSC với một số mạng khác, cần phải thích ứng các đặc điểm truyền dẫn của GSM với các mạng này. Tổng đài có một giao diện với các mạng bên ngoài và mạng GSM. Về mặt kinh tế, không phải bao giờ tổng đài cũng đứng riêng mà thƣờng đƣợc kết hợp với MSC. Chức năng chính của tổng đài MSC: - Xử lý cuộc gọi (Call Processing). Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 16
  27. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại - Điều khiển chuyển giao (Handover Control). - Quản lý di động (Mobilelity Management). - Tƣơng tác mạng IWF (Interworking Function) qua GMSC Hình 1.8. Chức năng xử lý cuộc gọi của MSC. - (1): Khi thuê bao chủ gọi quay số thuê bao di động bị gọi, số mạng dịch vụ số liên kết của thuê bao di động, sẽ có hai trƣờng hợp sảy ra: - (1a): Nếu cuộc gọi khởi đầu từ mạng cố định PSTN thì tổng đài sau khi phân tích số thuê bao sẽ biết đây là cuộc gọi cho một thuê bao di động. Cuộc gọi sẽ đƣợc định tuyến tới tổng đài cổng GMSC gần nhất. - (1b): Nếu cuộc gọi khởi đầu từ trạm di động, MSC phụ trách ô mà trạm di động trực thuộc sẽ nhận đƣợc bản tin thiết lập cuộc gọi từ MS thông qua BTS có chứa số thoại của thuê bao di động bị gọi. - (2): MSC (hay GMSC) sẽ phân tích số MSISDN (The Mobile Station ISDN) của thuê bao bị gọi để tìm ra HLR nơi MS đăng kí. - (3): MSC (hay GMSC) sẽ rời khỏi HLR thông tin để có thể định tuyến đến MSC/VLR quản lý MS. - (4): HLR sẽ trả lời, khi đó MSC (hay GMSC) này có thể định tuyến lại cuộc gọi đến MSC cần thiết. Khi cuộc gọi đến MSC này, VLR sẽ biết chi tiết hơn về vị trí của MS. Vậy có thể nối thông một cuộc gọi ở mạng GSM, đó là chức năng xử lý cuộc gọi của MSC. Để kết nối MSC với một số mạng khác cần phải thích ứng các đặc điểm truyền dẫn của mạng GSM với các mạng này. Các thích ứng đó đƣợc gọi là chức năng tƣơng tác IWF (Internet Working Function). IWF bao gồm một thiết bị để thích ứng giao thức và truyền dẫn. IWF có thể thực hiện trong cùng chức năng MSC hay có thể ở thiết bị riêng, ở trƣờng hợp giao tiếp giữa MSC và IWF đƣợc để mở. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 17
  28. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại  Bộ đăng kí định vị thƣờng trú HLR (Home Location Register). Trong GSM, mỗi hoạt động đều đƣợc lƣu giữ số liệu cùng những thông tin về tất cả các thuê bao. Dữ liệu đƣợc lƣu trữ trên một hay nhiều HLR. HLR chứa thông tin về thuê bao nhƣ: dịch vụ mà thuê bao lựa chọn và các thông sốnhận thực. Bất kể MS ở đâu, HLR đều lƣu giữ thông tin về MS, kể cả vị trí hiện thời củaMS. Ngoài ra, HLR sẽ nhận dạng thông tin do AUC cung cấp. HLR kết nối với các MSCvà VLR thông qua giao thức GSM MAP.  Bộ định vị tạm trú VLR (Visitor Loacation Register). Là một cơ sở dữ liệu chứa thông tin về tất cả các MS hiện đang ở vùng phục vụ của MSC. Mỗi MSC có một VLR, thƣờng thiết kế VLR ngay trong MSC. Khi MS lƣu động vào một vùng MSC mới, VLR liên kết với MSC sẽ yêu cầu số liệu về MS từ HLR. Đồng thời, HLR sẽ đƣợc thông báo MS đang ở vùng MSC nào. Các số liệu về thuê bao trong VLR chính xác hơn số liệu tƣơng ứng trong HLR. Nếu sau đó MS muốn thực hiện một cuộc gọi, VLR sẽ có tất cả các thông tin cần thiết để thiết lập một cuộc gọi mà không cần hỏi HLR. Khi MS tắt máy hay rời khỏi vùng phục vụ của MSC thì các số liệu liên quan tới nó cũng hết giá trị. Chức năng của VLR đƣợc liên kết với chức năng MSC. MSC/VLR thực hiện chuyển mạch các cuộc gọi và trạm nên điểm điều khiển để cập nhật vị trí và chuyển giao MSC chủ yếu chịu trách nhiệm cho thiết lập, điều khiển cuộc gọi và tính cƣớc.  Tổng đài GMSC (Gateway MSC) Tất cả các cuộc gọi vào cho mạng GSM/PLMN sẽ đƣợc định tuyến cho tổng đài vô tuyến cổng Gateway-MSC. Nếu một thuê bao ở mạng cố định PSTN muốn thực hiện một cuộc gọi đến một thuê bao di động của mạng GSM/PLMN, tổng đài tại PSTN sẽ kết nối cuộc gọi này đến MSC có trang bị một chức năng đƣợc gọi là chức năng cổng. MSC này gọi là MSC cổng và nó có thể là một MSC bất kỳ ở mạng GSM. G-MSC phải tìm ra vị trí của MS cần tìm bằng cách hỏi HLR nơi MS đăng ký. HLR sẽ trả lời và MSC này có thể định tuyến lại cuộc gọi đến MSC cần thiết. Khi cuộc gọi đến MSC này, VLR sẽ biết chi tiết hơn về vị trí của MS. Nhƣ vậy có thể nối thông một cuộc gọi ở mạng GSM. Nhƣ vậy, G-MSC có chức năng hỏi định tuyến cuộc gọi. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 18
  29. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại  Trung tâm nhận thực AUC (Authentication Center). Đƣợc nối đến HLR, chức năng của AUC là cung cấp cho HLR các tần số nhận thực và các khoá mật mã để sử dụng cho bảo mật. Đƣờng vô tuyến cũng đƣợc AUC cung cấp mã bảo mật để chống nghe trộm, mã này đƣợc thay đổi riêng biệt cho từng thuê bao. Cơ sở dữ liệu của AUC còn ghi nhiều thông tin cần thiết khác khi thuê bao đăng ký nhập mạng và đƣợc sử dụng để kiểm tra khi thuê bao yêu cầu cung cấp dịch vụ, tránh việc truy nhập mạng một cách trái phép.  Thanh ghi nhận dạng thiết bị EIR (Equipment Identity Register) Để kiểm tra thiết bị di động, EIR sẽ kết nối với MSC qua một đƣờng báo hiệu, cho phép MSC kiểm tra sự hợp lệ của thiết bị ME thông qua số liệu nhận dạng di động quốc tế IMEI (International Mobile Equiptment Indentity) và chứa các số liệu về phần cứng của thiết bị. ME thuộc một trong ba danh sách sau: - ME thuộc danh sách trắng (White list): đƣợc quyền truy nhập và sử dụng các dịch vụ đã đăng ký. - ME thuộc danh sách xám (Gray list): có nghi vấn và cần kiểm tra. - ME thuộc danh sách đen (Black list): cấm không cho truy nhập mạng. 1.3.5.3. Trạm di động MS (Mobile Station) Trạm di động MS là đầu cuối di động, MS có thể là: máy cầm tay, máy xách tay hay máy đặt trên ô tô. Ngoài việc chứa các chức năng vô tuyến chung và xử lý cho giao diện vô tuyến, MS còn phải cung cấp các giao diện với ngƣời sử dụng nhƣ: micro, loa, màn hình hiển thị, bàn phím để quản lý cuộc gọi, hoặc giao diện với các thiết bị khác nhƣ: giao diện với máy tính các nhân, FAX . Trạm di động MS bao gồm thiết bị trạm di động ME (Mobile Equipment) và một khối module nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Identity Module).  ME (Mobile Equipment) - Trên xe: lắp đặt trong xe, anten ngoài xe. - Xách tay: anten không liền tổ hợp cầm tay. - Cầm tay: anten liền với tổ hợp cầm tay, máy cầm tay nằm gọn trong lòng bàn tay.  Module nhận dạng thuê bao SIM (Subscriber Indentity Module) Là một card điện tử cắm vào ME để nhận dạng thuê bao và các loại dịch vụ mà Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 19
  30. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại thuê bao đăng ký. Nhà cung cấp dịch vụ di động bán SIM cho thuê bao đăng ký.  Chức năng chính của MS: - Thiết bị đầu cuối: thực hiện các dịch vụ ngƣời sử dụng (thoại, fax, số liệu). - Kết cuối trạm di động: thực hiện chức năng liên quan đến truyền dẫn ở giao diện vô tuyến và mạng. - Bộ thích ứng đầu cuối: liên kết thiết bị đầu cuối với kết cuối di động. Khi lắp đặt các thiết bị đầu cuối tuân theo tiêu chuẩn ISDN, thiết bị đầu cuối có giao diện với module. 1.3.5.4. Phân hệ khai thác và bảo dưỡng OSS (Operation and Support System) Hệ thống OSS đƣợc kết nối với tất cả các thiết bị ở hệ thống chuyển mạch và nối đến BSC. OSS thực hiện 3 chức năng chính: - Khai thác và bảo dƣỡng mạng. - Quản lý thuê bao và tính cƣớc. - Quản lý thiết bị di động. 1.4. GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO VÀ CÁC LINH KIỆN ĐƢỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH 1.4.1. Giới thiệu về Arduino Arduino là một board mạch vi điều khiển do một nhóm giáo sƣ và sinh viên Ý thiết kế và đƣa ra đầu tiên vào năm 2005. Mạch Arduino đƣợc sử dụng để cảm nhận và điều khiển nhiều đối tƣợng khác nhau. Nó có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ từ lấy tín hiệu từ cảm biến đến điều khiển đèn, động cơ, và nhiều đối tƣợng khác. Ngoài ra mạch còn có khả năng liên kết với nhiều module khác nhau nhƣ module đọc thẻ từ, ethernet shield, sim900A, để tăng khả năng ứng dụng của mạch. Arduino sử dụng ngôn ngữ lập trình C++ đƣợc điều khiển biên dịch bởi Arduino IDE và các trình biên dịch đi kèm.  Khả năng kết nối Arduino có thể hoạt động hoàn toàn độc lập hoặc các Arduino có thể kết nối với nhau. Hệ thống cảm biến đa dạng về chủng loại (đo đạc nhiệt độ, độ ẩm, gia tốc, vận tốc, cƣờng độ ánh sáng, màu sắc vật thể, lƣu lƣợng nƣớc, phát hiện chuyển động, phát hiện kim loại, khí độc, ). Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 20
  31. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại  Ứng dụng của Arduino trong đời sống Làm robot. Máy bay không ngƣời lái. Máy in 3D. Điều khiển đèn tín hiệu giao thông. Điều khiển các thiết bị cảm biến ánh sáng, âm thanh, .  Một số loại board Arduino thông dụng hiện nay Hình 1.9. Một số loại Arduino thông dụng hiện nay. 1.4.1.1. Board Arduino UNO R3 Hiện phần cứng của Arduino có tất cả 6 phiên bản, các phiên bản thƣờng đƣợc sử dụng nhiều nhất là Arduino Uno và Arduino Mega. Trong đó Arduino Uno đƣợc sử dụng rất rộng rãi trên thế giới. Hình 1.10. Board Arduino UNO thực tế. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 21
  32. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Thông số kỹ thuật của Arduino UNO R3 Bảng 1.3. Một số thông số kỹ thuật của board Arduino UNO R3 Chip điều khiển chính Atmega328P Chip nạp và giao tiếp UART Atmega16U2 Điện áp hoạt động 5V-DC (chỉ đƣợc cấp qua USB) Tần số hoạt động 16 MHz Dòng tiêu thụ 30 mA Số chân Digital I/O 14 (6 chân PWM) Số chân Analog 6 (độ phân giải 10bit) Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30 mA Dòng ra tối đa (5V) 500 mA Dòng ra tối đa (3.3V) 50 mA 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi Bộ nhớ flash boarotloade SRAM 2 KB (ATmega328 EEPROM 1 KB (ATmega328)  Phần cứng của board Arduino UNO R3 Hình 1.11. Phần cứng của board Arduino UNO. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 22
  33. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại 1. Cáp USB Đây là dây cáp thƣờng đƣợc bán kèm theo board, dây cáp dùng để cắm vào máy tính để nạp chƣơng trình cho board và dây đồng thời cũng lấy nguồn từ nguồn usb của máy tính để cho board hoạt động. Ngoài ra cáp USB còn đƣợc dùng để truyền dữ liệu từ board Arduino lên máy tính. Dây cáp có 2 đầu, đầu 1a đƣợc dùng để cắm vào cổng USB trên board Arduino, đầu 1b dùng để cắm vào cổng USB trên máy tính. 2. IC Atmega 16U2 IC này đƣợc lập trình nhƣ một bộ chuyển đổi USB –to-Serial dùng để giao tiếp với máy tính thông qua giao thức Serial (dùng cổng COM). 3. Cổng nguồn ngoài Cổng nguồn ngoài nhằm sử dụng nguồn điện bên ngoài nhƣ pin, bình acquy hay các adapter cho board Arduino hoạt động. Nguồn điện cấp vào cổng này là nguồn DC có hiệu điện thế từ 6V đến 20V, tuy nhiên hiệu điện thế tốt nhất mà nhà sản xuất khuyên dùng là từ 7 đến 12V. 4. Cổng USB Cổng USB trên board Arduino dùng để kết nối với cáp USB. 5. Nút reset Nút reset đƣợc sử dụng để reset lại chƣơng trình đang chạy. Đôi khi chƣơng trình chạy gặp lỗi, ngƣời dùng có thể reset lại chƣơng trình. 6. ICSP của ATmega 16U2 ICSP là chữ viết tắt của In-Circuit Serial Programming. Đây là các chân giao tiếp SPI của chip Atmega 16U2. Các chân này thƣờng ít đƣợc sử trong các dự án về Arduino. 7. Chân xuất tín hiệu ra Có tất cả 14 chân xuất tín hiệu ra trong Arduino Uno, những chân có dấu ~ là những chân có thể băm xung (PWM), tức có thể điều khiển tốc độ động cơ hoặc độ sáng của đèn. 8. IC ATmega 328 IC Atmega 328 là linh hồn của board mạch Arduino Uno, IC này đƣợc sử dụng trong việc thu thập dữ liệu từ cảm biến, xử lý dữ liệu, xuất tín hiệu ra, Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 23
  34. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại 9. Chân ICSP của ATmega 328 Các chân ICSP của ATmega 328 đƣợc sử dụng cho các giao tiếp SPI (Serial Peripheral Interface), một số ứng dụng của Arduino có sử dụng chân này, ví dụ nhƣ sử dụng module RFID RC522 với Arduino hay Ethernet Shield với Arduino. 10. Chân lấy tín hiệu Analog Các chân này lấy tín hiệu Analog (tín hiệu tƣơng tự) từ cảm biến để IC Atmega 328 xử lý. Có tất cả 6 chân lấy tín hiệu Analog, từ A0 đến A5. 11. Chân cấp nguồn cho cảm biến Các chân này dùng để cấp nguồn cho các thiết bị bên ngoài nhƣ role, cảm biến, RC servo, trên khu vực này có sẵn các chân GND (chân nối đất, chân âm), chân 5V, chân 3.3V nhƣ đƣợc thể hiện ở hình 1.10. Nhờ những chân này mà ngƣời sử dụng không cần thiết bị biến đổi điện khi cấp nguồn cho cảm biến, relay, rc servo, Ngoài ra trên khu vực này còn có chân Vin và chân reset, chân IOREF. Tuy nhiên các chân này thƣờng ít đƣợc sử dụng. 12. Các linh kiện khác trên board Arduino Uno Ngoài các linh kiện đã liệt kê bên trên, Arduino Uno còn 1 số linh kiện đáng chú ý khác. Trên board có tất cả 4 đèn led, bao gồm 1 led nguồn (led ON nhằm cho biết board đã đƣợc cấp nguồn), 2 led Tx và Rx, 1 led L. Các led Tx và Rx sẽ nhấp nháy khi có dữ liệu truyền từ board lên máy tính hoặc ngƣợc lại thông qua cổng USB. Led L đƣợc kết nối với chân số 13. Led này đƣợc gọi là led on board (tức led trên board), led này giúp ngƣời dùng có thể thực hành các bài đơn giản mà không cần dùng thêm led ngoài. Trong 14 chân ra của board còn có 2 chân 0 và 1 có thể truyền nhận dữ liệu nối tiếp TTL. Có một số ứng dụng cần dùng đến tính năng này, ví dụ nhƣ ứng dụng điều khiển mạch Arduino Uno qua điện thoại sử dụng bluetooth HC05. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 24
  35. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Hình 1.12. Tham khảo thêm chức năng các chân của Arduino UNO R3.  Phần mềm lập trình Arduino IDE (Integrated Development Environment) Arduino IDE là môi trƣờng phát triển tích hợp mã nguồn mở, cho phép ngƣời dùng dễ dàng viết code và tải nó lên bo mạch. Môi trƣờng phát triển đƣợc viết bằng Java dựa trên ngôn ngữ lập trình xử lý và phần mềm mã nguồn mở khác. Phần mềm này có thể đƣợc sử dụng với bất kỳ bo mạch Arduino nào. Arduino IDE là một môi trƣờng phát triển tích hợp đa nền tảng, làm việc cùng với một bộ điều khiển Arduino để viết, biên dịch và tải code lên bo mạch. Phần mềm này cung cấp sự hỗ trợ cho một loạt các bo mạch Arduino nhƣ Arduino Uno, Nano, Mega, Pro hay Pro Mini, Ngôn ngữ tổng quát cho Arduino C và C++, do đó phần mềm phù hợp cho những lập trình viên đã quen thuộc với cả 2 ngôn ngữ này. Các tính năng nhƣ làm nổi bật cú pháp, thụt đầu dòng tự động, làm cho nó trở thành một sự thay thế hiện đại cho các IDE khác. Arduino IDE có thƣ viện code mẫu quá phong phú, viết chƣơng trình trên Arduino IDE khá dễ dàng cộng thêm OpenSource viết riêng cho Arduino thì ngày càng nhiều. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 25
  36. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Hình 1.13. Phần mềm lập trình Arduino IDE. Các chƣơng trình Arduino đƣợc viết bằng C hoặc C++. Arduino IDE đi kèm với một thƣ viện phần mềm đƣợc gọi là "Wiring", từ project Wiring gốc, có thể giúp các thao tác input/output đƣợc dễ dàng hơn. Ngƣời dùng chỉ cần định nghĩa 2 hàm để tạo ra một chƣơng trình vòng thực thi (cyclic executive) có thể chạy đƣợc: Setup (): hàm này chạy mỗi khi khởi động một chƣơng trình, dùng để thiết lập các cài đặt. Loop (): hàm này đƣợc gọi lặp lại cho đến khi tắt nguồn board mạch.  Về giao diện. Giao diện làm việc của Arduino IDE gồm 3 vùng chính: - Vùng lệnh. - Vùng viết chƣơng trình. - Vùng thông báo. Hình 1.14. Giao diện phần mềm Arduino IDE. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 26
  37. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại  Vùng lệnh. Bao gồm các nút lệnh (File, Edit, Sketch, Tools, Help). Phía dƣới là các icon cho phép sử dụng nhanh các chức năng thƣờng dùng của IDE đƣợc miêu tả nhƣ sau: Hình 1.15. Vùng lệnh của phần mềm.  Vùng viết chƣơng trình. Ta sẽ viết đoạn mã của mình ở đây. Tên chƣơng trình sẽ đƣợc hiển thị ngay dƣới dãy của các icon.  Vùng thông báo (debug): Những thông báo từ IDE sẽ đƣợc hiển thị tại đây. Để ý rằng góc dƣới cùng bên phải hiển thị loại board Arduino và cổng COM đƣợc sử dụng. Luôn phải chú ý đến đến mục này bởi nếu chọn sai loại Arduino hoặc cổng COM ta sẽ không thể upload đƣợc code của mình. 1.4.1.2. Chuẩn truyền dữ liệu nối tiếp UART (Universal Asynchronous Reciver Transmitter). UART – là viết tắt của Universal Asynchronous Receiver – Transmitter có nghĩa là truyền nhận dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ. Đặc điểm: Truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ có 1 đƣờng phát dữ liệu (Tx) và 1 đƣờng nhận dữ liệu (Rx), do không có tín hiệu xung clock nên gọi là bất đồng bộ. Để truyền đƣợc dữ liệu thì cả bên phát và bên nhận phải tự tạo xung clock có cùng tần số và thƣờng đƣợc gọi là tốc độ baud, ví dụ nhƣ 2400 baud, 4800 baud, 9600 baud - Ƣu điểm: Đơn giản, hiệu quả tƣơng đối cao. - Khuyết điểm: Do tồn tại các bit start và bit stop, khoảng trống dẫn đến thời gian truyền chậm. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 27
  38. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại  Quá trình truyền dữ liệu UART Để bắt đầu cho việc truyền dữ liệu bằng UART, một START bit đƣợc gửi đi, sau đó là các bit dữ liệu và kết thúc quá trình truyền là STOP bit. Khi ở trạng thái chờ (idle) mức điện thế ở mức 1 (high). Khi bắt đầu truyền START bit sẽ chuyển từ 1 xuống 0 để báo hiệu cho bộ nhận là quá trình truyền dữ liệu sắp xảy ra. Sau START bit là đến các bit dữ liệu D0 - D7 (các bit này có thể ở mức High hoặc Low tùy theo dữ liệu, theo hình ví dụ nhƣ trên byte dữ liệu là LSB – 11010010 – MSB). Sau khi truyền hết dữ liệu thì đến bit kiểm tra Parity. Cuối cùng là STOP bit là 1 báo cho thiết bị rằng các bit đã đƣợc gửi xong. Thiết bị nhận sẽ tiến hành kiểm tra khung truyền nhằm đảm báo tính đúng đắn của dữ liệu. Hình 1.16. Cấu trúc cơ bản của 1 frame dữ liệu. 1.4.2. Các linh kiện đƣợc sử dụng trong mạch 1.4.2.1. Module SIM800L Module SIM800L có khả năng nhắn tin SMS, nghe, gọi, GPRS, nhƣ một điện thoại nhƣng có kích thƣớc nhỏ nhất trong các loại module SIM (25 mm x 22 mm). Điều khiển module sử dụng bộ tập lệnh AT dễ dàng, chân kết nối dùng rào đực thông dụng (male hearder) chuẩn 100 mil. Hình 1.17. Sơ đồ chân module SIM800L. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 28
  39. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Thông số kỹ thuật - Nguồn cấp: 3.7V đến 4.2V, có thể sử dụng với nguồn dòng thấp từ 500 mAh trở lên (nhƣ cổng USB, nguồn từ board Arduino). - Khe cắm sim: MICROSIM. - Dòng khi ở chế độ chờ: 10 mA. - Dòng khi hoạt động: 100 mA đến 1 A. - Hỗ trợ 4 băng tần: GSM850MHz, EGSM900MHz, DSC1800MHz, PCS1900MHz. Chức năng các chân của module SIM800L - Chân NET: lắp anten, có thể dùng anten đi kèm hoặc anten mở rộng. - Chân VCC: chân nguồn dƣơng 4.2V. - Chân GND: chân nguồn âm 0V. - Chân RST: chân reset sử dụng khi khởi động lại module sim. - Chân TXD: chân truyền UART TX. - Chân RXD: chân nhận UART RX. - Chân DTR: chân UART DTR. - Chân RING: báo có cuộc gọi đến - Chân SPKP, SPKN: ngõ ra âm thanh, kết nối với loa để phát âm thanh. - Chân MICP, MICN: ngõ vào âm thanh, gắn thêm mirco để thu âm thanh.  Tập lệnh AT điều khiển cuộc gọi Bảng 1.4. Tập lệnh AT điều khiển cuộc gọi. Lệnh Mô tả AT+CLIP=1 Hiển thị thông tin cuộc gọi đến. ATD[số_điện_thoại]; Lệnh thực hiện cuộc gọi. Lệnh thực hiện kết thúc cuộc gọi ATH hoặc cúp máy khi có cuộc gọi đến. Lệnh thực hiện chấp nhân khi có ATA cuộc gọi đến. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 29
  40. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại  Tập lệnh AT điều khiển tin nhắn Bảng 1.5. Tập lệnh AT điều khiển tin nhắn Lệnh Mô tả Lệnh đƣa SMS về chế độ Text, phải có AT+CMGF=1 dạng này mới gửi tin nhắn dạng Text. Đợi đến khi có kí tự “>” đƣợc gửi về thì AT+CMGS=“Số_điện_thoại” đánh nội dung tin nhắn. Lệnh gửi tin nhắn. X là địa chỉ tin nhắn cần đọc. Đọc một tin nhắn vừa gửi đến, lệnh đƣợc AT+CMGR=x trả về nội dung tin nhắn, thông tin ngƣời gửi, thời gian gửi. AT+CMGDA=“DEL ALL” Xóa toàn bộ tin nhắn trong các hộp thƣ. Hiển thị nội dung tin nhắn ngay khi có AT+CNMI=2,2 tin nhắn đến.  Sau mỗi tập lệnh AT thƣờng thấy thực chất nó là hai mã điều khiển tƣơng ứng 0x0D (hexa), tƣơng ứng 0x0A (hexa). 1.4.2.2. Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK. Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK sử dụng ánh sáng hồng ngoại để xác định vật cản phía trƣớc cảm biến, cảm biến phát ra tia hồng ngoại với dải tần số chuyên biệt cho khả năng chống nhiễu tốt kể cả ở điều kiện ánh sáng ngoài trời. Hình 1.18. Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 30
  41. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Thông số kỹ thuật Nguồn điện cung cấp: 5VDC. Khoảng cách phát hiện: 3 - 80cm. Dòng kích ngõ ra: 300mA. Ngõ ra dạng NPN cực thu hở giúp tùy biến đƣợc điện áp ngõ ra, trở treo lên áp bao nhiêu sẽ tạo thành điện áp ngõ ra bấy nhiêu. Có led hiển thị ngõ ra màu đỏ. Kích thƣớc: 1.8cm (D) x 7.0cm (L).  Sơ đồ nguyên lý Hình 1.19. Sơ đồ nguyên lý cảm biến hồng ngoại E18-D80NK. Nguyên lý hoạt động: Tia hồng ngoại phát ra một tần số nhất định, khi phát hiện hƣớng truyền có vật cản (mặt phản xạ), phản xạ vào đèn thu hồng ngoại, sau khi so sánh đèn màu xanh sẽ sáng lên, đống thời một tín hiệu số đƣợc đƣa đến đầu ra (một tín hiệu bậc thấp). Khoảng cách làm việc hiệu quả từ 20 đến 150 cm, điện áp làm việc là 3.3V đến 5V. Độ nhạy sáng của cảm biến đƣợc điều chỉnh bằng chiếc áp, cảm biến dễ lắp ráp dễ sử dụng. 1.4.2.3. Module relay 1 kênh 5V. Module Relay 1 kênh 5V gồm 1 relay điện áp hoạt động ở mức 5VDC, đầu ra điều khiển hiệu điện tối đa ở mức 250V 10A đối với điện áp xoay chiều AC và 30V với điện áp 1 chiều DC. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 31
  42. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Hình 1.20. Module relay 1 kênh 5V. Module relay 1 kênh nhỏ gọn chuyên nghiệp, khả năng chống nhiễu tốt và khả năng cách điện tốt. Trong module đã có sẵn mạch kích relay sử dụng IC cách ly quang và transistor giúp cách ly hoàn toàn mạch vi điều khiển với relay bảo đảm vi điều khiển hoạt động ổn định. Mạch điều khiển relay 1 kênh này sử dụng chân kích mức cao (5V), khi có tín hiệu 5V vào chân IN thì relay sẽ nhảy qua thƣờng Mở của Relay. Thông số kỹ thuật. - Điện áp tải tối đa: AC 250V-10A / DC 30V-10A. - Điện áp điều khiển: 5VDC. - Dòng kích relay: 5mA. - Trạng thái kích: Mức cao. - Kích thƣớc: 50*26*18.5 mm.  Chức năng các chân của module relay. VCC: cấp hiệu điện thế tối ƣu vào chân này. GND: nối với âm nguồn. S: nối chân tín hiệu, tùy vào module relay mà làm nhiệm vụ khác nhau. COM: nối với một chân bất kỳ của thiết bị điện. ON hoặc NO: nối với chân nóng nếu sử dụng nguồn điễnoay chiều và cực dƣơng nếu sử dụng nguồn điện một chiều. OFF hoặc NC: nối chân lạnh nếu sử dụng điện xoay chiều và cực âm nếu sử dụng nguồn điện một chiều. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 32
  43. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại 1.4.2.4. Màn hình LCD 16X2. Hình 1.21. Màn hình LCD 16x2. LCD 16x2 đƣợc sử dụng để hiển thị trạng thái hoặc các thông số. - LCD 16x2 có 16 chân trong đó 8 chân dữ liệu (D0 – D7) và 3 chân điều khiển (RS, RW, EN). - 5 chân còn lại dùng để cấp nguồn và đèn nền cho LCD 16x2. - Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD ở chế độ lệnh hoặc chế độ dữ liệu chúng còn giúp ta cấu hình ở chế độ đọc hoặc ghi. - LCD 16x2 còn có thể sử dụng ở chế độ 4 bit hoặc 8 bit tùy theo ứng dụng ta đang làm. Thông số kỹ thuật. - Điện áp hoạt động: 2.5 – 6v DC. - Hỗ trợ màn hình: LCD1602, 1604, 2004 (driver HD44780). - Giao tiếp: l2C. - Địa chỉ mặt định: 0x27 (có thể điều chỉnh bằng ngắn mạch chân A0/A1/A2. - Tích hợp jump chốt để cung cấp đèn cho LCD hoặt ngắn. - Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh độ tƣơng phản cho LCD. 1.4.2.5. Chuẩn giao tiếp I2C. I2C là tên viết tắt của cụm từ tiếng anh “Inter – Integrated Circuit”. Nó là một giao thức giao tiếp đƣợc phát triển bởi Philips Semiconductors để truyền dữ liệu giữa một bộ xử lý trung tâm với nhiều IC trên cùng một board mạch chỉ sử dụng hai đƣờng truyền tín hiệu. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 33
  44. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Đây là một giao thức giao tiếp nối tiếp đồng bộ. Nó có nghĩa là các bit dữ liệu đƣợc truyền từng bit một theo các khoảng thời gian đều đặn đƣợc thiết lập bởi một tín hiệu đồng hồ tham chiếu. Dữ liệu đƣợc truyền giữa thiết bị Master và các thiết bị Slave thông qua một đƣờng dữ liệu SDA duy nhất, thông qua các chuỗi có cấu trúc gồm các số 0 và 1 (bit). Mỗi chuỗi số 0 và 1 đƣợc gọi là giao dịch (transaction) và dữ liệu trong mỗi giao dịch có cấu trúc nhƣ sau: Hình 1.22. Cấu trúc trong mỗi giao dịch (transcaction).  Điều kiện bắt đầu (Start Condition). Bất cứ khi nào một thiết bị chủ / IC quyết định bắt đầu một giao dịch, nó sẽ chuyển mạch SDA từ mức điện áp cao xuống mức điện áp thấp trƣớc khi đƣờng SCL chuyển từ cao xuống thấp. Khi điều kiện bắt đầu đƣợc gởi bởi thiết bị Master, tất cả các thiết bị Slave đều hoạt động ngay cả khi chúng ở chế độ ngủ và đợi bit địa chỉ. Hình 1.23. Điều kiện bắt đầu.  Khối địa chỉ Nó bao gồm 7 bit và đƣợc lấp đầy với địa chỉ của thiết bị Slave đến từ đó thiết bị Master cần gửi / nhận dữ liệu. Tất cả các thiết bị Slave trên bus I2C so sánh các bit địa chỉ này với địa chỉ của chúng. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 34
  45. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại  Bit Read / Write Bit này xác định hƣớng truyền dữ liệu. Nếu thiết bị Master / IC cần gửi dữ liệu đến thiết bị Slave, bit này đƣợc thiết lập là „0‟. Nếu IC / Master cần nhận dữ liệu từ thiết bị Slave, bit này đƣợc thiết lập là „1‟.  Bit ACK / NACK ACK / NACK là viết tắt của Acknowledged/Not-Acknowledged. Nếu địa chỉ vật lý của bất kỳ thiết bị Slave nào trùng với địa chỉ đƣợc thiết bị Master phát, giá trị của bit này đƣợc set là „0‟ bởi thiết bị Slave. Ngƣợc lại, nó vẫn ở mức logic „1‟ (mặc định).  Khối dữ liệu Nó bao gồm 8 bit và chúng đƣợc thiết lập bởi bên gửi, với các bit dữ liệu cần truyền tới bên nhận. Khối này đƣợc theo sau bởi một bit ACK / NACK và đƣợc set thành „0‟ bởi bên nhận nếu nó nhận thành công dữ liệu. Ngƣợc lại, nó vẫn ở mức logic „1‟. Sự kết hợp của khối dữ liệu theo sau bởi bit ACK / NACK đƣợc lặp lại cho đến quá trình truyền dữ liệu đƣợc hoàn tất.  Điều kiện kết thúc (Stop Condition) Sau khi các khung dữ liệu cần thiết đƣợc truyền qua đƣờng SDA, thiết bị Master chuyển đƣờng SDA từ mức điện áp thấp sang mức điện áp cao trƣớc khi đƣờng SCL chuyển từ cao xuống thấp. Hình 1.24. Điều kiện kết thúc.  Cách thức hoạt động. - Thiết bị Master gửi điều kiện bắt đầu đến tất cả các thiết bị Slave. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 35
  46. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại - Thiết bị Master gửi 7 bit địa chỉ của thiết bị Slave mà thiết bị Master muốn giao tiếp cùng với bit Read/Write. Hình 1.25. Thiết bị Mater gửi điều kiện bắt đầu đến tất cả Slave. Mỗi thiết bị Slave so sánh địa chỉ đƣợc gửi từ thiết bị Master đến địa chỉ riêng của nó. Nếu địa chỉ trùng khớp, thiết bị Slave gửi về một bit ACK bằng cách kéo đƣờng SDA xuống thấp và bit ACK / NACK đƣợc thiết lập là „0‟. Nếu địa chỉ từ thiết bị Master không khớp với địa chỉ riêng của thiết bị Slave thì đƣờng SDA ở mức cao và bit ACK / NACK sẽ ở mức „1‟ (mặc định). Hình 1.26. Các Slave so sánh địa chỉ Master gửi đến. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 36
  47. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Thiết bị Master gửi hoặc nhận khung dữ liệu. Nếu thiết bị Master muốn gửi dữ liệu đến thiết bị Slave, bit Read / Write là mức điện áp thấp. Nếu thiết bị Master đang nhận dữ liệu từ thiết bị Slave, bit này là mức điện áp cao. Hình 1.27. Thiết bị Master gửi hoặc nhận khung dữ liệu. Nếu khung dữ liệu đƣợc thiết bị Slave nhận đƣợc thành công, nó sẽ thiết lập bit ACK / NACK thành „0‟, báo hiệu cho thiết bị Master tiếp tục. Hình 1.28. Thiết bị Slave nhận thành công khung dữ liệu. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 37
  48. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Sau khi tất cả dữ liệu đƣợc gửi đến thiết bị Slave, thiết bị Master gửi điều kiện dừng để báo hiệu cho tất cả các thiết bị Slave biết rằng việc truyền dữ liệu đã kết thúc. Hình 1.29. Thiết bị Master gửi điều kiện dừng, kết thúc truyền dữ liệu. 1.4.2.6. Còi buzzer. Còi Buzzer 5VDC có tuổi thọ cao, hiệu suất ổn định, chất lƣợng tốt, đƣợc sản xuất nhỏ gọn phù hợp thiết kế với các mạch còi buzzer nhỏ gọn, mạch báo động. Hình 1.30. Còi báo buzzer. Thông số kỹ thuật. - Nguồn: 3.5V - 5.5V. - Dòng điện tiêu thụ: 80 dB. - Nhiệt độ hoạt động: -20 °C đến +70 °C. - Kích thƣớc: Đƣờng kính 12mm, cao 9,7mm. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 38
  49. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại 1.4.2.7. Bóng đèn LED Hình 1.31. Bóng đèn led buld. Thông số kỹ thuật. - Kích thƣớc: 140 x 60 mm. - Điện áp hoạt động: 220V – 240V. - Công suất: 7 W. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 39
  50. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại CHƢƠNG II: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 2.1. PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM QUA ĐIỆN THOẠI Trong đề tài này em thiết kế mạch cho mô hình hoạt động theo sơ đồ sau: Hình 2.1. Sơ đồ làm việc của hệ thống báo trộm. Sơ đồ của hệ thống chống trộm qua điện thoại gồm 3 phần: Các sensor: cảm biến hồng ngoại. Bộ xử lý trung tâm: Arduino UNO. Các thiết bị cảnh báo: module sim, còi báo và bóng đèn. Thiết bị hiển thị: LCD 16x2. 2.2. PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM QUA ĐIỆN THOẠI Khi có phát hiện đột nhập, cảm biến hồng ngoại sẽ phát tín hiệu cảnh báo về bộ xử lý trung tâm, bộ xử lý trung tâm sẽ phát tín hiệu cảnh báo đến các thiết bị cảnh báo. Khi nhận đƣợc tín hiệu cảnh báo, còi báo sẽ hú lên và bóng đèn đƣợc bật sáng đồng thời module sim sẽ nhắn tin, gọi điện đến chủ nhà. Chủ nhà có thể tắt thiết bị cảnh báo bằng điện thoại. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 40
  51. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại CHƢƠNG III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG Hình 3.1. Sơ đồ khối hệ thống  Chức năng các khối - Khối nguồn: cung cấp nguồn một chiều 5v cho hệ thống hoạt động. - Khối xử lý trung tâm: là khối quan trọng nhất, có chức năng nhận và xử lý tín hiệu, sau đó xuất tín hiệu cảnh báo và điều khiển thiết bị. - Khối cảm biến: phát hiện đột nhập và phát tín hiệu về trung tâm xử lý để đƣa ra cảnh báo. - Khối báo động từ xa: nhận tín hiệu từ trung tâm xử lý và quay số gọi điện đến số điện thoại đã đƣợc cài sẵn để báo động. - Khối báo động tại chỗ: lập tức đƣa ra cảnh báo khi nhận tín hiệu cảnh báo từ khối xử lý trung tâm. - Khối hiển thị: nhận tín hiệu từ khối xử lý trung tâm và xuất hiển thị tình trạng của hệ thống. 3.2. NHIỆM VỤ TỪNG KHỐI 3.2.1. Khối nguồn Mạch sử dụng nguồn adapter 5VDC cấp trực tiếp vào Arduino UNO R3, sau đó từ Arduino cấp nguồn cho toàn hệ thống hoạt động. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 41
  52. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Ngoài ra, ta có thể cấp nguồn bằng sạc nguồn adapter 5V vào jack trên Arduino hoặc có thể cấp nguồn bằng dây cáp USB, cổng USB trên Arduino có thể kết nối với máy tính để bàn hoặc máy tính xách tay. Hình 3.2. Nguồn sạc adapter 5VDC. 3.2.2. Khối xử lý trung tâm Hình 3.3. Khối xử lý trung tâm Mạch sử dụng Arduino UNO R3 làm khối xử lý trung tâm. Arduino UNO R3 nhận và xử lý tín hiệu từ cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK, xuất hiển thị ra LCD16X2 và cảnh báo theo chƣơng trình đã đƣợc cài đặt sẵn đến các module relay, buzzer và module SIM800L, và nhận tín hiệu truyền đến từ điện thoại thông qua module SIM để tắt thiết bị cảnh báo. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 42
  53. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại 3.2.3. Khối cảm biến Hình 3.4. Khối cảm biến Sử dụng cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK, khi phát hiện có đột nhập cảm biến sẽ phát tín hiệu cảnh báo về khối xử lý trung tâm để phát ra tín hiệu báo động. 3.2.4. Khối báo động từ xa Hình 3.5. Khối báo động từ xa Sử dụng module SIM800L nhận tín hiệu cảnh báo từ khối xử lý trung tâm, quay số gọi điện và nhắn tin đến số thuê bao đã đƣợc cài đặt sẵn để cảnh báo, và nhận tín hiệu điều khiển từ số điện thoại chủ thuê bao và truyền tín hiệu lại khối xử lý trung tâm để tắt thiết bị cảnh báo. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 43
  54. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại 3.2.5. Khối báo động tại chỗ Hình 3.6. Khối báo động tại chỗ Sử dụng module relay 5VDC, buzzer, bóng đèn led buld và nguồn xoay chiều 220V cấp cho bóng đèn và nối với relay. khi có tín hiệu cảnh báo từ khối xử lý trung tâm, module relay đƣợc kích bật đèn và đồng thời buzzer phát ra âm thanh để báo động. 3.2.6. Khối hiển thị Hình 3.7. Khối hiển thị Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 44
  55. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Sử dụng màn hình LCD 16x2 kết nối với khối xử lý trung tâm thông qua chuẩn giao tiếp I2C để hiển thị trạng thái hoạt động của toàn hệ thống. 3.2.7. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống  Nguyên lý hoạt động của mạch. Ta cấp một nguồn 5VDC thông qua Arduino để cấp cho toàn mạch hoạt động. Sau khi đƣợc cấp nguồn cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK tạo ra một vùng bảo vệ để phát hiện đột nhập. Màn hình LCD 16X2 hiển thị trạng thái hoạt động của mạch. Module SIM800L, module relay và còi buzzer luôn trong trạng thái chờ. Khi có đột nhập, cảm biến vật cản hồng ngoại sẽ phát tín hiệu cảnh báo về khối xử lý trung tâm. Arduino sẽ phát tín hiệu cảnh báo đến buzzer để phát ra âm thanh lớn báo động, đồng thời module relay kích bật đèn sáng để chủ nhà dễ dàng xác định vị trí ngƣời đột nhập, đồng thời tín hiệu đƣợc đƣa đến module SIM800L để quay số gọi điện và nhắn tin đến số thuê bao đƣợc cài đặt để báo động ở xa. Màn hình LCD xuất trạng thái cảnh báo. Sau khi giải quyết đƣợc vấn đề đột nhập, do đang là trạng thái báo động nên còi báo động sẽ rất ồn, vì thế chủ thuê bao có thể nhắn tin “OFF” đến số điện thoại đƣợc Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 45
  56. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại lắp trong module SIM800L để tắt buzzer và đèn. Màn hình LCD 16X2 xuất trạng thái “turn of buzzer” sau đó trở lại trạng thái ban đầu. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 46
  57. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại CHƢƠNG IV: THI CÔNG HỆ THỐNG 4.1. THI CÔNG BOARD MẠCH Hình 4.1. Mạch in của hệ thống. Hình 4.2. Mạch PCB 3D lớp dưới. Hình 4.3. Mạch PCB 3D lớp trên. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 47
  58. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Sau khi in ra board đồng, cần kiểm tra các đƣờng giây có bị hở hay không? Khi khoan lỗ để hàn chân linh kiện cũng phải dùng mũi khoan sao cho hợp lý với chân linh kiện, điều này giúp linh kiện khi lắp vào mạch đƣợc chắc chắn, việc hàn linh kiện cũng dễ dàng hơn. 4.2. DANH SÁCH LINH KIỆN ĐƢỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH Bảng 4.1. Danh sách linh kiện được sử dụng trong mạch. STT Tên linh kiện Số lƣợng 1 Nguồn adapter 5VDC 1 2 Board Arduino UNO R3 1 3 Module SIM800L 1 4 Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK 1 5 Module relay 1 kênh 5V 1 6 Bóng đèn led buld 1 7 Màn hình LCD 16x2 1 8 Chuẩn giao tiếp I2C 1 9 Còi báo buzzer 1 4.3. LẮP RÁP VÀ KIỂM TRA Quy trình lắp ráp và kiểm tra mạch: - Bƣớc 1: Rửa board đồng sạch sẽ bằng nƣớc rửa mạch sau khi ủi mạch, phủ nhựa thông để tránh oxy hóa và tiến hành khoan lỗ. - Bƣớc 2: Dùng đồng hồ chỉnh thang đo điện trở x1 để kiểm tra ngắn mạch xem ngõ vào 5V thông với các cảm biến và module hay chƣa và GND có nối nhau chƣa. - Bƣớc 3: Hàn các chân linh kiện và các hàng rào vào board mạch, tiến hành đo đạt kiểm tra kết nối. - Bƣớc 4: Nạp và chạy thử chƣơng trình. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 48
  59. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Hình 4.4. Board mạch lớp dưới. Hình 4.5. Board mạch lớp trên. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 49
  60. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại 4.4. THI CÔNG MÔ HÌNH Sau khi kiểm tra mạch hoạt động tốt ta tiên hành lắp ráp mô hình cho hệ thống. Hình 4.6. Mô hình hệ thống khi chưa hoạt động. Hình 4.7. Mô hình hệ thống gọi điện cảnh báo khi có đột nhập. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 50
  61. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại CHƢƠNG V: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 5.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC Sau khi hoàn thành đồ án này, em đã nghiên cứu và tích lũy thêm nhiều hiểu biết, kiến thức mới, tăng khả năng vận dụng lý thuyết vào thực tế, hiểu biết hơn về hệ thống chống trộm, các tính năng của Arduino UNO R3, module SIM800L, cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK, . 5.2. NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ Sau thời gian tìm hiểu, thiết kế và thi công đồ án với đề tài “Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại” đã hoàn thiện. Nhìn chung, mô hình hệ thống hoạt động tƣơng đối ổn định, có thể làm việc liên tục, đạt đƣợc yêu cầu ban đầu đề ra. Sản phẩm hoạt động phụ thuộc một phần vào mạng điện thoại. vùng phủ sóng càng mạnh thì thiết bị hoạt động càng tốt. Tuy nhiên, do hạn chế về kiến thức cũng nhƣ thời gian, nguồn tham khảo chủ yếu là thông qua mạng internet nên đề tài còn có hạn chế: - Hoạt động chƣa tốt ở vùng có sóng điện thoại yếu. - Tính thẩm mỹ và độ chính xác chƣa cao. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 51
  62. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN  Kết luận Sau thời gian cố gắng và nổ lực tìm kiếm tài liệu cùng với sự tận tình hƣớng dẫn của thầy TS. Nguyễn Vũ Anh Quang, đồ án đã hoàn thành đúng thời gian quy định và theo yêu cầu đặt ra là cảnh báo khi có đột nhập. Sau thời gian thực hiện đồ án em đã biết cách sử dụng, điều chỉnh các cảm biến, module, Arduino. Mô hình phần cứng đƣợc bố trí phù hợp, dễ dàng quan sát. Vì mô hình nhỏ nên độ chính xác chƣa đƣợc cao.  Hƣớng phát triển Do đề tài mới chỉ dừng lại ở việc thiết kế mô hình hệ thống nhỏ nên chƣa phản ánh đƣợc hết những trƣờng hợp ngoài thực tế dễ xảy ra báo động giả. vì vậy để hệ thống có thể phát triển hơn trong đời sống, em xin đề xuất một vài phƣơng án để cải thiện đề tài: - Sử dụng những cảm biến chuyên dụng có độ chính xác cao. - Có thể dùng thêm camera vào hệ thống để chụp hình lại hiện trƣờng khi có đột nhập, tránh trƣờng hợp báo động giả. - Sử dụng nguồn dự phòng cho hệ thống. Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 52
  63. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Bkaii.com.vn “hệ thống thông tin di động toàn cầu mạng di động GSM”. [2]. Esmarthome.net “TÀI LIỆU ĐÀO TẠO HỆ THỐNG BÁO ĐỘNG”. [3]. HUỲNH MINH PHÚ (2015) “TỰ HỌC NHANH ARDUINO CHO NGƢỜI MỚI BẮT ĐẦU”. [4]. HUỲNH MINH PHÚ (2017) “Hƣớng dẫn sử dụng module sim800L” Lập trình vi điều khiển, (221). [5]. Tìm hiểu module sim800l ( vien/sim800l-module-gsm-nhan-tin-va-goi-dien-gia-re/ ). Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 53
  64. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại PHỤ LỤC  Lƣu đồ thuật toán của hệ thống.  Code chƣơng trình hệ thống. #include #include LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); #include #include SoftwareSerial sim(10, 11); int _timeout; String _buffer; #define relay 7 #define buzzer 8 #define ir 9 Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 54
  65. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Sim800l Sim800l; String textSms; String number = "+84337572996"; uint8_t index1; int demSms = 0; // void setup() { Serial.begin(9600); _buffer.reserve(50); sim.begin(9600); Sim800l.begin(); lcd.init(); lcd.backlight(); pinMode(relay, OUTPUT); digitalWrite(relay, LOW); pinMode(buzzer, OUTPUT); pinMode(ir, INPUT); lcd.setCursor(5, 0); lcd.print("WELCOME"); chaychu(); delay(1000); lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" ANTI THEFT "); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Status:"); Sim800l.delAllSms(); Serial.println(" >"); } // void loop() { Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 55
  66. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại if (digitalRead(ir) == 1) { lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Status: "); lcd.setCursor(8, 1); lcd.print("NORMAL "); Serial.println("normal"); } if (digitalRead(ir) == 0) { lcd.setCursor(8, 1); lcd.print("WARNING "); digitalWrite(relay, LOW); delay(3000); digitalWrite(relay, HIGH); delay(3000); digitalWrite(buzzer, HIGH); Serial.println("WARNING"); Serial.println(number); Serial.println("send meggase"); lcd.setCursor(0, 1); Serial.println("Calling to phone"); lcd.print("Calling to phone"); callNumberr(); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Sending message "); SendMessage(); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Send message "); while (1) { textSms = Sim800l.readSms(1); Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 56
  67. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại Serial.println("Ready"); if (textSms.indexOf("OFF") != -1) { lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Turn OFF BUZZER "); digitalWrite(buzzer, LOW); digitalWrite(relay, LOW); Serial.println("off"); Sim800l.delAllSms(); Serial.println("delete"); goto endd; } } } endd:; } // void SendMessage() { Serial.println ("Sending Message"); sim.println("AT+CMGF=1"); //Sets the GSM Module in Text Mode delay(1000); sim.println("AT+CMGS=\"" + number + "\"\r"); //Mobile phone number to send message delay(1000); String SMS = "WARNING"; sim.println(SMS); delay(100); sim.println((char)26);// ASCII code of CTRL+Z delay(5000); } Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 57
  68. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại // void callNumberr() { sim.println("AT"); updateSerial(); sim.println("ATD+ " + number + ';'); updateSerial(); Serial.println("calling"); delay(20000); // wait for 20 seconds sim.println("ATH"); updateSerial(); } void updateSerial() { delay(500); while (Serial.available()) { sim.write(Serial.read()); } while (sim.available()) { Serial.write(sim.read()); } } // void chaychu() { for (int positionCounter = 0; positionCounter < 13; positionCounter++) { lcd.scrollDisplayLeft(); delay(150); } for (int positionCounter = 0; positionCounter < 29; positionCounter++) { Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 58
  69. Thiết kế và thi công hệ thống chống trộm qua điện thoại lcd.scrollDisplayRight(); delay(150); } for (int positionCounter = 0; positionCounter < 16; positionCounter++) { lcd.scrollDisplayLeft(); delay(150); } } Bùi Văn Cƣờng – Lớp K1208A 59