Tóm tắt Đồ án thiết kế mạch bão lũ kết nối module SMS

Nội dung text: Tóm tắt Đồ án thiết kế mạch bão lũ kết nối module SMS

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG VIỆT - HÀN KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH VÀ ĐIỆN TỬ  THIẾT KẾ MẠCH BÃO LŨ KẾT NỐI MODULE SMS TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hải Quan Mã sinh viên : K12C08206 Giảng viên hướng dẫn : TS. Dương Hữu Ái Khóa đào tạo : 2018 - 2021 Đà Nẵng - 01/2021
2. MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Những n g n đ y ở nước ta thiên tai t xảy ra thường xuyên hơn với c đ tr tr ng hơn đ g y thiệt hại nghiê tr ng v người ẫn tài sản và i trường sinh th i Việc giả nh thiệt hại do t đang à t v n đ h t s c c p ch đư c nhi u t ch c và c c nhà hoa h c trên th giới t p trung nghiên c u. L t à t trong những tai i n thiên nhiên t quả c a qu tr nh t p trung nước với h i ư ng ớn và tràn vào c c v ng đ a h nh th p g y ng p t trên diện r ng h ng ch g y t n hại n ng n v người và c a ở thời đi đó à c n t c đ ng tiêu cực u dài đ n i trường sinh th i ảnh hưởng trực ti p đ n đời s ng và c c hoạt đ ng inh t x h i. Nghiên c u c c giải ph p ph ng t đư c nhi u qu c gia quan t và hướng ti p c n à sự t h p giữa giải ph p phi c ng tr nh và c ng tr nh. Giải ph p c ng tr nh thường đư c s d ng à x y dựng c c h ch a đê đi u cải tạo ng s ng C c giải ph p phi c ng tr nh à tr ng r ng ảo vệ r ng; x y dựng và v n hành c c phương n ph ng tr nh và di d n c c n thi t hi có th ng tin dự o và cảnh o chính xác. Qua những ý do trên e quy t đ nh thực hiện đ tài “Thi t ạch o t n i odu e SMS” như à t trong c c phương n gi p người d n có th i t đư c t nh h nh o t đ ph ng tr nh p thời và giả thi u thiệt hại cho người d n. 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu Mục tiêu: Đ tài này trước h t hướng tới việc thu th p s iệu đ a ý và th ng tin v c c hệ th ng cảnh o đ có t trước đ qua đó có c i nh n t ng th v thực trạng t tại Việt Na . T đó tạo ra hệ th ng cảnh o c a riêng nh sao cho hoạt đ ng đư c tại i nơi dưới i đi u iện hắc nghiệt c a thời ti t đ ng thời ti p thu những ưu đi c ng như hắc ph c những y u đi c a c c hệ th ng trước đó 1
3. nhằ tạo ra sản phẩ t t nh t có tính hữu d ng cao có th đi vào đời s ng. Nhiệm vụ: - Nh n i t đư c chính x c đ c đi t ng v ng những nơi hay xảy ra - Tạo ra hệ th ng có tính tương t c cao th n thiện với người s d ng - Hướng đ n c tiêu t người d n nào c ng có th s d ng đư c nó - Đả ảo hệ th ng hoạt đ ng hiệu quả chính x c trong i đi u iện thời ti t có gi thành rẻ ích thước nhỏ g n dễ ắp đ t v n chuy n. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu o Đ i tư ng nghiên c u C c cơ sở ý u n v t ng quan v tin nhắn SMS và odu e SMS300CZ c c inh iện s d ng trong ạch o odu e SMS o Phạ vi nghiên c u Thi t ạch o t n i odu e SMS tại đ a àn thành ph Đà Nẵng nói riêng và hu vực i n Trung nói chung trong hoảng thời gian thực hiện đ n t t nghiệp t ngày 23/11 đ n 27/12/2020. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu Đ đạt đư c c tiêu và n i dung nghiên c u th e s d ng phương ph p nghiên c u: - Phương ph p tha hảo tài iệu: Thu th p th ng tin sưu t tài iệu có sẵn t c c ngu n th ng tin trên internet - Phương ph p quan s t: Khảo s t t s ạch điện t thực t đang có trên th trường và tha hảo t s dạng ạch t trên internet 5. Dự kiến kết quả - Hoàn thành sản phẩ đ ng như ý thuy t tr nh ày và hoạt 2
4. đ ng đư c. - C c t quả qu tr nh thực hiện đ nh gi ch t ư ng hệ th ng 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Hệ th ng o dựa trên SMS r t hữu ích ở những đ a đi xa nơi hạn ch tương t c c a con người. Bi t đư c th ng tin c a đ có th ph ng tr nh p thời - Hệ th ng o dựa trên SMS gi p gi s t c c v trí và g i tin nhắn đ n t t cả i người hi có sự c xảy ra gi p h x c đ nh v trí nhanh chóng và hắc ph c thiệt hại cho ản th n do g y ra - Hệ th ng o dựa trên SMS đưa ra cảnh o ngay p t c cho nhi u s điện thoại di đ ng và do đó c c hành đ ng hắc ph c có th đư c thực hiện nhanh chóng. Đi u này gi p ng n ng a thiệt hại và t n th t ớn cho người ẫn v t ch t. 7. Dự kiến nội dung đồ án tốt nghiệp Chương 1. Tổng quan Chương 2. Cơ sở lý luận Chương 3. Tổng quan về hệ thống Chương 4. Nội dung thiết kế - kết quả thực nghiệm và đánh 3
5. CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 1. Đặt vấn đề Những n g n đ y ở nước ta thiên tai t xảy ra thường xuyên hơn với c đ tr tr ng hơn đ g y thiệt hại nghiê tr ng v người c a cải và i trường sinh th i Việc giả nh thiệt hại do t đang à t v n đ h t s c c p ch đư c nhi u t ch c và c c nhà hoa h c trên th giới t p trung nghiên c u. L t à t trong những tai i n thiên nhiên t quả c a qu tr nh t p trung nước với h i ư ng ớn và tràn vào c c v ng đ a h nh th p g y ng p t trên diện r ng h ng ch g y t n hại n ng n v người và c a ở thời đi đó à c n t c đ ng tiêu cực u dài đ n i trường sinh th i ảnh hưởng trực ti p đ n đời s ng và c c hoạt đ ng inh t x h i. Nghiên c u c c giải ph p ph ng t đư c nhi u qu c gia quan t và hướng ti p c n à sự t h p giữa giải ph p phi c ng tr nh và c ng tr nh. Giải ph p c ng tr nh thường đư c s d ng à x y dựng c c h ch a đê đi u cải tạo ng s ng C c giải ph p phi c ng tr nh à tr ng r ng ảo vệ r ng; x y dựng và v n hành c c phương n ph ng tr nh và di d n c c n thi t hi có th ng tin dự o và cảnh o chính xác. Qua những ý do đó e quy t đ nh thực hiện đ tài “Thi t ạch báo t n i odu e SMS” như à t trong c c phương n gi p giả thi u h u qua g y ra do t. 1.1. Mục đích nghiên cứu  Đ tài này trước h t hướng tới việc thu th p s iệu đ a ý và th ng tin v c c hệ th ng cảnh o đ có t trước đ qua đó có c i nh n t ng th v thực trạng t tại Việt Na . 1.2. Nhiệm vụ nghiên cứu  Nh n i t đư c chính x c đ c đi t ng v ng những nơi hay xảy ra . 4
6.  Tạo ra hệ th ng có tính tương t c cao th n thiện với người s d ng. 1.3. Tình hình nghiên cứu  X y dựng h nh tích h p viễn th và x c đ nh nguy cơ tai i n quét ưu vực s ng N ng t nh Bắc Kạn  Hệ th ng cảnh o quét 2. Giới thiệu về hệ thống cảnh báo 2.1. Giới thiệu về hệ thống cảnh báo V nguyên tắc t cảnh o g 3 ph n chính: c c sensor, x ý trung t và c c thi t cảnh o. Hình 1.1. Sơ đồ tổng quan của một hệ thống cảnh báo. 2.1.2. Vùng bảo vệ 2.2. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN 2.2.1. Khái niệm cảm biến Cả i n à thi t d ng đ cả nh n i n đ i c c đại ư ng v t ý và c c đại ư ng h ng có tính ch t điện c n đo thành c c đại ư ng v t ý có tính ch t điện như: điện trở điện tích điện p. 2.2.2. Phân loại cảm biến a) Phân loại theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng kích thích b) Phân loại theo kích thích c) Phân loại theo phạm vi xử dụng d) Phân loại theo thông số mô hình mạch thay thế 2.2.3. Giới hạn sử dụng của cảm biến  Vùng làm việc danh định  Vùng không gây nên hƣ hỏng  Vùng không phá hủy 5
7. 2.3. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TOÀN CẦU GSM. 2.3.1. Giới thiệu về công nghệ GSM. GSM (Global System for Mo i e co unication) à t c ng nghệ h ng d y thu c th hệ 2G (Second generation) có c u tr c ạng t ào cung c p d ch v truy n gi ng nói và chuy n giao dữ iệu. 2.3.2. Các dịch vụ đƣợc tiêu chuẩn ở GSM.  Dịch vụ thoại:  Dịch vụ bản tin nhắn 2.3.3. Cấu trúc địa lý của mạng GSM 2.3.4. Cấu trúc mạng GSM. Hệ th ng con chuy n ạch SS (Switching Su syste ) hệ th ng con trạ g c BSS (Base Station Su syste ) hệ th ng hai th c và ảo dưỡng ạng OMC (Operations & Maintenance Center). 2.3.5. Các thành phần chức năng trong hệ thống 2.3.5.1. Hệ thống trạm gốc BSS (Base Station Subsystem)  Trạm thu phát gốc BTS (Base Transceiver Station).  Trung tâm điều khiển trạm gốc BSC (Base Station Controller). 2.3.5.2. Phân hệ chuyển mạch SS (Switching Subsystem)  Trung tâm chuyển mạch di động MSC (Mobile Sevice Switch Center) Chức năng chính của tổng đài MSC: - X ý cu c g i (Ca Processing). - Đi u hi n chuy n giao (Handover Contro ). - Quản ý di đ ng (Mo i e ity Manage ent). - Tương t c ạng IWF (Interwor ing Function) qua GMSC 2.3.5.3. Trạm di động MS (Mobile Station) MS à đ u cu i di đ ng như: y c tay y x ch tay 6
8. Phân hệ khai thác và bảo dưỡng OSS (Operation and Support System) 7
9. CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.1. Tìm hiểu về lũ 2.1.1. Khái niệm  C n c vào thời đi xu t hiện người ta chia thành c c oại như sau:  L ti u n  L sớ  L chính v  L u n 2.1.2. Nguyên nhân hình thành lũ 2.1.3. Các cấp báo động lũ 2.2. Phƣơng pháp 2.2.1. Phƣơng pháp đo mực nƣớc 2.2.2. Chế độ đo mực nƣớc 2.3. Phƣơng pháp đo lƣu lƣợng nƣớc 8
10. CHƢƠNG 3. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 3.1. Chỉ tiêu kỹ thuật 3.1.1. Yêu cầu chức năng 3.1.2. Yêu cầu phi chức năng 3.1.3 Sơ đồ khối của thiết kế 3.2. Giới thiệu sơ lƣợc về module SIM800L Hình 3.2 Sim 800l  Thông số kỹ thuật Ngu n c p: 3.7 - 4.2VDC có th s d ng với ngu n d ng th p t 500 Ah trở ên (như c ng USB ngu n t Board Arduino). Nhưng huyên c c ạn nên d ng ngu n có d ng đ 1A đ đả ảo ạch hoạt đ ng n đ nh. S d ng odu e GSM GPRS Si 800A. Ngu n c p đ u vào: 5 – 18VDC ớn hơn 1A. M c tín hiệu giao ti p: TTL (3.3-5VDC) ho c RS232. Tích h p chuy n c tín hiệu TTL Mosfet t c đ cao. Tích h p IC chuy n c tín hiệu RS232 MAX232. Tích h p ngu n xung với d ng cao cung c p cho Si 800A. S d ng he Micro Si . Thi t ạch nhỏ g n n ch ng nhiễu K t n i theo i u USB-TTL: 9
11. Pin3 à ch n RxD t n i với ch n TxD c a MCU/USB-TTL Pin4 à ch n TxD t n i với ch n RxD c a MCU/USB-TTL GND t n i với ch n GND c a MCU/USB-TTL Pin1 an đ u JUMP với Pin3 hi ua v Pin2 an đ u JUMP với Pin4 hi ua v Pin6 à ch n c p ngu n cho MCU nhưng s d ng ngu n ngoài nên không dùng chân này. 3.2.1. Chức năng các chân của Module SIM800L 3.2.2. Thiết kế và thi công Module SIM800L 3.2.3. Tập lệnh AT điều khiển cuộc gọi 3.2.4. Kết nối giữa Breakout SIM800 và Vi điều khiển Hình 3.3 Kết nối giữa Breakout SIM800 và Vi điều khiển 3.2.1. Mạch giảm áp 10
12. CHƢƠNG 4. NỘI DUNG THIẾT KẾ - KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 4.1. Chi tiết phần cứng 4.1.1. Khối cảm biến 4.1.2 Khối điều khiển Sơ đồ chân: H nh 4.4: Sơ đ ch n c a PIC16F877A Sơ đồ nguyên lý: H nh 4.5: Sơ đ nguyên ý  Khái quát về chức năng của các PORT trong vi điều khiển PIC16F877A  Cấu trúc tổng quát của PIC16F877A 4.1.3 Khối nguồn 11
13. 4.1.4 Khối hiển thị 4.1.5 Các linh kiện  - PIC16F877A (IC1): 1  - 7805(IC2): 111  - LED 7 đoạn: 2  - Điện trở (330 ): 15  - Điện trở (10 ): 5  - Điện trở (1 ): 3  - LED: 1  - DIOT: 2  - BUZZER  - Tranzitor: 2  - Ter ina : 5 c i (có 1 c i h ng d ng nó à cả i n nhiệt ho c cả i n quang)  - Chu ng o hiệu ớn: 1 nhỏ: 1  - Cả i n: 2  - modunle sim 4.1.6. Mô đun SIM Hình 4.6 modunl sim 12
14. 2.4. Sơ đồ nguyên lý của mạch H nh 4.7 Sơ đ nguyên ý ạch đun SIM Hình 4.8 Sơ đ ayout PCB c a ạch đun SIM 4.2.1 Kết quả thử nghiệm 13
15. H nh 4.9. Mạch thực t c a đun SIM 4.2.2. Mạch thực tế kết nối giữa mạch báo lũ và mạch mô đun SIM H nh 4.10 o t n i odun e si 4.2.3 Nguyên lý hoạt động của mạch  L p tr nh sẵn cho con vi đi u hi n PIC16F877A và 2 cả i n. Ở cả i n ưa th ta p tr nh sẵn cho nó ta cài đ t thời gian cho chương tr nh à 10s (c n trong thực t ta sẽ éo dài thời gian ra 24h th nó sẽ chính x c hơn) cài đ t vào trong chương tr nh đ x c đ nh n u à ưa iên t c và éo dài tại v trí đo ường th nó sẽ x c đ nh đư c ưa u dài th nó sẽ o . Gi tr con cả i n ưa hiện tại đang đ t à 30. Giờ 14
16. nhỏ vài gi t nước vào cả i n gi tr c a nó t ng ên trong v ng 30s th c i ớn sẽ o hiệu. Ở cả i n ực éo ta c t nó vào 1 chai nước có t ư ng nước nh t đ nh đ cả i n này có t ực éo trung nh sẵn r i ta thả nó xu ng d ng nước th nước sẽ cu n chai nước này đi. Khi nước chảy xi t hơn ực éo này sẽ t ng ên hi đó con s hi n th trên 2 ed 7 đoạn ớn hơn s đ đ t trong p tr nh à 61 th nó ên đ n 62 63 th trong v ng 5 gi y (thực t vài ph t c ng đư c đ nó h ng có o sai) c i sẽ êu ên o đ ng nh n n t đ ngưng o đ ng ên cạnh có 1 c i nhỏ sẽ o chung với c i ớn. N u nó có gi tr ớn hơn ngưỡng th nó sẽ o cả hai n u ngưng ngưỡng th c i nhỏ sẽ ngắt c n c i ớn th h ng ngắt cho tới hi ta tắt ngu n đi. Khi c p ngu n 12v th đư c c p vào t 7805 đ chuy n thành 5v r i chuy n cho vi đi u hi n PIC16F877A đ c c i tín hiệu à ti p điệ t c i ạch o ích hoạt. hi ạch o ích hoạt nó đóng 2 ti p đi ại th nó ích hoạt vào vi đi u hi n và vi đi u hi n g i ệnh vào odun e si . Modun e si sẽ iên hệ nhà ạng và g i cho ch ng ta no như c i điện thoại à ta đang d ng đ n th odun e si này s d ng t ngu n t 3 7 đ n 4 2v th ta s d ng 1 c i ạch giả p đ chuy n thành 3 7v đ c p cho odun e si và d ng c a ạch giả p à 3AP cho nên c p ra odun e t i thi u à 0 8 a pe tại v hi g i điện nó sẽ tiêu hao n ng ư ng nhi u nh t. 4.2.4 Đánh giá kết quả và hƣớng phát triển Ph n c ng hoạt đ ng tương đ i n đ nh t quả đo vẫn c n sai s tuy nhiên h ng đ ng ới ch test đư c ở i trường h chưa 15
17. i th vào nước. Việc duy tr hoạt đ ng n đ nh cho ạch c ng à t trong những hó h n. Ph n c n r t đơn giản. Do thời gian t hi u và x y dựng hệ th ng c ng như i n th c c n hạn ch thê vào đó đ tài à ĩnh vực nghiên c u ớn nên hệ th ng hoạt đ ng ới ch d ng ở c nghiên c u chưa th đua ra áp d ng thực t chưa đ y đ ch c n ng đ tới tay người dung. C n có thê thời gian nghiên c u đ hoàn thiện chương tr nh hơn có th ph t tri n đo thê th ng s như p su t hí gió với đ chính x c cao hơn sung thê 16