Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh khoa học kỹ thuật phát triển nhanh chóng ở các lĩnh vực công nghệ thông tin, tự động hóa và điện - điện tử, việc nghiên cứu và ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật vào đời sống dân dụng và quy trình sản xuất công nghiệp trở thành một nhu cầu thiết yếu. Mạng thông tin di động toàn cầu (GSM) và các thiết bị di động cá nhân đã đạt độ phủ sóng rộng khắp, mở ra tiềm năng ứng dụng các phương thức viễn thông không dây vào bài toán giám sát, điều khiển từ xa. Trong đó, dịch vụ tin nhắn ngắn (SMS) là một phương tiện truyền tin cậy, chi phí thấp và có tính khả dụng cao trên mọi thiết bị di động mà không phụ thuộc vào kết nối Internet băng rộng.

Xuất phát từ thực tế đó, đề tài "Thiết kế mạch tự động cân bằng nhiệt độ và điều khiển thiết bị thông qua tin nhắn SMS" được thực hiện nhằm giải quyết nhu cầu tự động hóa việc điều chỉnh nhiệt độ môi trường và quản lý các thiết bị điện từ xa. Đề tài tập trung vào bài toán ứng dụng tại các khu vực có diện tích không gian lớn, nơi việc lắp đặt hệ thống điều hòa không khí cục bộ không khả thi hoặc không hiệu quả về mặt chi phí, điển hình như nhà kính nông nghiệp công nghệ cao, nhà xưởng, xí nghiệp sản xuất hoặc các khu nhà kho.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể của đề tài bao gồm:

  1. Nghiên cứu tổng quan về nguyên lý hoạt động của mạng thông tin di động GSM và cấu trúc dịch vụ tin nhắn ngắn SMS.
  2. Khảo sát cấu trúc phần cứng, tập lệnh và các khối ngoại vi chức năng của vi điều khiển 8-bit PIC16F887 do hãng Microchip sản xuất.
  3. Nghiên cứu module viễn thông GSM/GPRS SIM900A và phương thức điều khiển truyền thông thông qua tập lệnh tiêu chuẩn AT Command.
  4. Thiết kế sơ đồ nguyên lý, thi công phần cứng mạch điều khiển trung tâm tích hợp khối đo/cân bằng nhiệt độ và khối điều khiển công suất thiết bị.
  5. Xây dựng chương trình điều khiển nhúng, tiến hành thử nghiệm thực tế khả năng tự động cân bằng nhiệt độ môi trường và điều khiển bật/tắt các thiết bị điện dân dụng thông qua tin nhắn SMS hai chiều.
  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống vi điều khiển PIC16F887, module truyền thông SIM900A, mạng viễn thông GSM/SMS, cảm biến nhiệt độ và các mạch kích điều khiển thiết bị điện.
  • Phạm vi nghiên cứu: Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Kỹ thuật Viễn thông (Lớp CCVT06A), Trường Cao đẳng Công nghệ Thông tin Hữu nghị Việt – Hàn, hoàn thành vào tháng 05 năm 2016 tại Đà Nẵng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và công nghệ sử dụng

Đề tài xây dựng trên nền tảng lý thuyết thông tin di động và kỹ thuật vi điều khiển nhúng:

  • Tiêu chuẩn mạng thông tin di động GSM (Global System for Mobile Communications): Chuẩn vô tuyến 2G do Viện Tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) và Dự án Đối tác Thế hệ thứ 3 (3GPP) quy định. Hệ thống sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM/TDMA) trên các băng tần 400 MHz, 900 MHz, 1800 MHz và 1900 MHz.
  • Dịch vụ tin nhắn ngắn SMS (Short Message Service): Giao thức truyền dữ liệu dung lượng giới hạn tối đa 140 byte (1120 bit), hỗ trợ bảng mã 7-bit (160 ký tự Latin) và mã hóa UCS2 16-bit (70 ký tự Unicode). Dữ liệu được quản lý và định tuyến qua Trung tâm dịch vụ tin nhắn ngắn (SMSC).
  • Kiến trúc phần cứng vi điều khiển PIC16F887: Vi điều khiển RISC 8-bit với tập lệnh thu gọn 35 lệnh 16-bit, tích hợp bộ chuyển đổi tương tự - số ADC 10-bit, bộ so sánh Analog Comparator, các bộ định thời Timer0/1/2 và khối truyền thông nối tiếp nâng cao EUSART.
  • Giao tiếp tập lệnh AT (AT Command): Giao thức chuẩn điều khiển modem viễn thông qua cổng nối tiếp bất đồng bộ UART.

Phương pháp nghiên cứu

Đề tài kết hợp đồng thời các phương pháp kỹ thuật thực nghiệm:

  • Phương pháp phân tích và tổng hợp tài liệu: Thu thập, khảo sát thông số kỹ thuật, cấu trúc thanh ghi, sơ đồ chân và lưu đồ thuật toán từ các tài liệu kỹ thuật (datasheet) của nhà sản xuất vi điều khiển Microchip và SIMCom.
  • Phương pháp so sánh kỹ thuật: Đối chiếu các đặc tính phần cứng giữa dòng vi điều khiển PIC16F887 và họ vi điều khiển AT89C51 để lựa chọn nền tảng vi xử lý phù hợp cho hệ thống nhúng tích hợp.
  • Phương pháp thiết kế và chế tạo phần cứng: Phân chia hệ thống thành các khối chức năng (khối nguồn, khối điều khiển trung tâm PIC16F887, khối truyền thông SIM900A, khối cảm biến nhiệt độ, khối chấp hành đóng cắt rơ-le); vẽ sơ đồ nguyên lý và layout mạch in.
  • Phương pháp thực nghiệm kiểm thử: Lắp ráp mô hình hoàn thiện, lập trình nhúng cho vi điều khiển, thực hiện các kịch bản gửi/nhận tin nhắn SMS từ điện thoại di động thực tế để đánh giá độ chính xác của phản hồi và độ ổn định của hệ thống cân bằng nhiệt độ.

Nguồn dữ liệu

Dữ liệu nghiên cứu bao gồm tài liệu kỹ thuật tiêu chuẩn về GSM/SMS của ETSI/3GPP, tập lệnh AT Command của module SIM900A, datasheet kỹ thuật PIC16F887 từ Microchip Technology, số liệu thống kê phát triển mạng GSM tại Việt Nam và dữ liệu đo đạc thực nghiệm thu được từ quá trình chạy thử mạch phần cứng.

Thiết kế và triển khai hệ thống

Kiến trúc tổng thể hệ thống

Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc mô-đun hóa, gồm hai phân hệ chính hoạt động tương hỗ dưới sự điều phối của vi điều khiển trung tâm PIC16F887:

  1. Phân hệ tự động cân bằng nhiệt độ: Thu nhận tín hiệu tương tự từ cảm biến nhiệt độ môi trường, chuyển đổi sang dữ liệu số qua khối ADC 10-bit nội của PIC16F887, so sánh với ngưỡng cài đặt và tự động kích hoạt cơ cấu chấp hành để điều chỉnh nhiệt độ về mức ổn định.
  2. Phân hệ điều khiển và giám sát thiết bị qua SMS: Kết nối vi điều khiển với module SIM900A thông qua chuẩn giao tiếp nối tiếp EUSART (chân RC6/TX/CK và RC7/RX/DT). Vi điều khiển liên tục đọc, phân tích các cú pháp tin nhắn SMS gửi đến, kích hoạt đóng/ngắt các rơ-le điều khiển 4 thiết bị điện độc lập, đồng thời gửi tin nhắn SMS phản hồi xác nhận trạng thái hoặc báo cáo thông số nhiệt độ hiện tại về số máy người dùng.

Bảng so sánh lựa chọn cấu hình vi điều khiển

STT Đặc tính / Chức năng PIC16F887 AT89C51
1 Cổng vào/ra (I/O) 5 Ports (35 chân I/O) 4 Ports (32 chân I/O)
2 Bộ nhớ Flash chương trình 8K words (14-bit/word) 4 Kbytes
3 Bộ nhớ dữ liệu EEPROM 256 Bytes Không tích hợp
4 Bộ định thời (Timer) 3 bộ (Timer0, Timer1, Timer2) 2 bộ (Timer0, Timer1)
5 Nguồn ngắt (Interrupts) 15 nguồn ngắt 4 nguồn ngắt
6 Bộ chuyển đổi ADC 8/14 kênh, độ phân giải 10-bit Không tích hợp
7 Bộ điều chế độ rộng xung (PWM) 2 kênh CCP/ECCP (10-bit) Không tích hợp
8 Bộ so sánh tương tự (Comparator) 2 bộ tích hợp độc lập Không tích hợp
9 Tập lệnh điều khiển 35 lệnh RISC Hơn 100 lệnh CISC
10 Giao tiếp truyền thông nối tiếp EUSART, I2C, SPI (MSSP), PSP UART tiêu chuẩn

Thông số kỹ thuật của Module GSM SIM900A

Thông số kỹ thuật Chi tiết đặc tính trong hệ thống
Điện áp hoạt động Nguồn đơn từ 3.4 V đến 4.5 V (khuyến nghị nguồn nuôi VBAT)
Băng tần hoạt động EGSM 900 MHz, DCS 1800 MHz, PCS 1900 MHz (tự động dò băng tần)
Chuẩn mạng tương thích GSM Phase 2/2+, GPRS đa rãnh Class 8 / Class 10, sơ đồ mã hóa CS-1 đến CS-4
Tốc độ truyền dữ liệu GPRS Tải xuống (Downlink): tối đa 85.6 kbps; Tải lên (Uplink): tối đa 41.8 kbps
Tốc độ truyền dữ liệu CSD 2.4, 4.8, 9.6, 14.4 kbps
Chế độ tin nhắn SMS Text mode và PDU mode; hỗ trợ lưu trữ tin nhắn trên SIM card
Giao thức mạng tích hợp Hỗ trợ PAP, kết nối PPP, tích hợp sẵn ngăn xếp TCP/IP
Tốc độ truyền cổng nối tiếp Hỗ trợ tốc độ baud từ 1200 bps đến 115200 bps
Giới hạn nhiệt độ hoạt động Bình thường: -30°C đến +70°C; Bảo quản: -45°C đến +85°C

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về mạng GSM và dịch vụ nhắn tin nhắn SMS

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về mạng thông tin di động số toàn cầu GSM thế hệ 2G do chuẩn ETSI quy định. Tác giả trình bày cấu trúc phân tầng mạng tế bào bao gồm 4 phân hệ chính:

  • Phân hệ chuyển mạch NSS (Network Switching Subsystem): Đảm nhiệm chuyển mạch và quản lý thuê bao, bao gồm Trung tâm chuyển mạch di động MSC, Bộ ghi định vị thường trú HLR, Bộ ghi định vị tạm trú VLR, Trung tâm nhận thực AUC và Bộ ghi nhận dạng thiết bị EIR.
  • Phân hệ trạm gốc BSS (Base Station Subsystem): Thực hiện kết nối vô tuyến với máy di động, bao gồm Bộ điều khiển trạm gốc BSC và Trạm thu phát gốc BTS.
  • Phân hệ khai thác và bảo dưỡng OSS (Operation Subsystem): Quản trị mạng thông qua Trung tâm khai thác và bảo dưỡng OMC.
  • Trạm di động MS (Mobile Station): Thiết bị đầu cuối của người dùng kết hợp với thẻ SIM.

Chương này cũng phân tích đặc điểm kỹ thuật của GSM: công suất phát sóng tối đa của thiết bị là 2W đối với băng tần 850/900 MHz và 1W đối với băng tần 1800/1900 MHz; nén tín hiệu thoại theo hai kiểu mã hóa Full rate (13 kbps) và Half rate (6 kbps). Về bối cảnh ứng dụng tại Việt Nam, mạng GSM được triển khai từ năm 1993, trong đó ba nhà mạng lớn gồm VinaPhone, MobiFone và Viettel chiếm trên 85% thị phần với quy mô khoảng 70 triệu thuê bao di động tại thời điểm khảo sát.

Về dịch vụ SMS, tác giả phân tích chi tiết dung lượng giới hạn 140 byte/tin nhắn, cấu trúc bản tin 5 thành phần (Instructions to air interface, Instructions to SMSC, Instructions to handset, Instructions to SIM, Message body), cơ chế chia nhỏ và ghép nối của tin nhắn SMS chuỗi (Concatenated SMS), cùng nguyên lý luân chuyển, lưu trữ và chuyển tiếp bản tin qua trung tâm tin nhắn SMSC.

Chương 2: Vi điều khiển PIC16F887

Chương 2 trình bày toàn diện kiến trúc phần cứng vi điều khiển 8-bit PIC16F887 của Microchip. Các khối chức năng bên trong vi điều khiển được tác giả khảo sát chi tiết:

  • Tổ chức bộ nhớ: Bộ nhớ chương trình Flash 64K words với bộ đếm chương trình (Program Counter) 21-bit; địa chỉ vector Reset tại 0000h và vector ngắt tại 0008h; bộ nhớ dữ liệu EEPROM dung lượng 256 bytes với độ bền ghi xóa 1.000.000 lần và thời gian lưu trữ dữ liệu trên 40 năm.
  • Hệ thống cổng vào/ra (I/O Ports): Gồm 5 cổng PORTA (6 chân), PORTB (8 chân), PORTC (8 chân), PORTD (8 chân) và PORTE (3 chân), được điều khiển hướng xuất/nhập thông qua các thanh ghi TRISA, TRISB, TRISC, TRISD, TRISE.
  • Khối ADC 10-bit: Quản lý bởi các thanh ghi ADCON0, ADCON1, kết quả chuyển đổi được lưu trong cặp thanh ghi ADRESH và ADRESL với hai chế độ căn lề trái hoặc phải điều khiển bởi bit ADFM.
  • Khối so sánh tương tự (Comparator): Gồm 2 bộ so sánh tích hợp trên cổng PORTA, điều khiển bởi thanh ghi CMCON, CVRCON và cờ ngắt CMIF trong PIR2.
  • Khối truyền thông nối tiếp EUSART: Hỗ trợ chế độ bất đồng bộ (Asynchronous) chuẩn NRZ (1 start, 8/9 bit data, 1 stop) và chế độ đồng bộ (Synchronous Master/Slave). Cấu hình truyền nhận được xác lập qua các thanh ghi điều khiển TXSTA (bit TXEN, TX9, SYNC, BRGH, TRMT), RCSTA (bit SPEN, RX9, CREN, FERR, OERR), thanh ghi đệm phát TXREG, thanh ghi đệm nhận RCREG và thanh ghi tạo tốc độ baud SPBRG.
  • Các bộ định thời (Timers): Timer0 (8-bit, dùng chung bộ chia tần số Prescaler với Watchdog Timer qua thanh ghi OPTION_REG), Timer1 (16-bit, quản lý bởi T1CON, hỗ trợ dao động thạch anh ngoài) và Timer2 (8-bit, kết hợp với thanh ghi chu kỳ PR2 và bộ Postscaler phục vụ khối PWM).
  • Hệ thống ngắt: Cung cấp 15 nguồn ngắt độc lập, quản lý thông qua thanh ghi INTCON, PIE1, PIE2, PIR1, PIR2, kết thúc chu trình phục vụ ngắt bằng lệnh RETFIE.

Chương 3: Thiết kế mạch tự động cân bằng nhiệt độ và điều khiển thiết bị thông qua tin nhắn SMS

Chương 3 đi sâu vào thiết kế thực tế hệ thống phần cứng và phương thức giao tiếp phần mềm:

  • Module SIM900A và tập lệnh AT Command: Khảo sát sơ đồ chân và chức năng các chân trọng yếu như chân cấp nguồn VBAT (3.4V - 4.5V), GND, chân điều khiển nguồn PWRKEY, chân báo mạng NETLIGHT, chân trạng thái STATUS, khối giao tiếp SIM (SIM_VCC, SIM_RST, SIM_DATA, SIM_CLK, SIM_PRESENCE), cổng truyền nhận dữ liệu TXD và RXD.
  • Thiết kế mạch phần cứng: Xây dựng sơ đồ nguyên lý và layout mạch in cho hai khối mạch:
    1. Mạch cân bằng nhiệt độ: Tích hợp mạch đo nhiệt độ đưa về chân ngõ vào analog của PIC16F887 và mạch điều khiển cơ cấu cân bằng nhiệt.
    2. Mạch điều khiển chính: Kết nối vi điều khiển PIC16F887 với Module SIM900A qua cổng EUSART, bố trí khối nguồn hạ áp ổn định cho toàn mạch và khối rơ-le cách ly điều khiển đóng/ngắt các thiết bị điện 220V dân dụng.

Chương 4: Kết quả đạt được của hệ thống

Chương 4 ghi nhận kết quả thi công mô hình phần cứng hoàn chỉnh và quy trình vận hành thử nghiệm hệ thống. Tác giả tiến hành chụp ảnh thực tế quá trình gửi tin nhắn lệnh từ điện thoại di động và các phản hồi tương ứng nhận được từ hệ thống qua từng kịch bản kiểm thử:

  • Bật thiết bị 1 -> Hệ thống phản hồi SMS: "Thông báo đã bật thiết bị 1"
  • Tắt thiết bị 1 -> Hệ thống phản hồi SMS: "Thông báo đã tắt thiết bị 1"
  • Bật thiết bị 2 -> Hệ thống phản hồi SMS: "Thông báo đã bật thiết bị 2"
  • Tắt thiết bị 2 -> Hệ thống phản hồi SMS: "Thông báo đã tắt thiết bị 2"
  • Bật thiết bị 3 -> Hệ thống phản hồi SMS: "Thông báo đã bật thiết bị 3"
  • Tắt thiết bị 3 -> Hệ thống phản hồi SMS: "Thông báo đã tắt thiết bị 3"
  • Bật thiết bị 4 -> Hệ thống phản hồi SMS: "Thông báo đã bật thiết bị 4"
  • Tắt thiết bị 4 -> Hệ thống phản hồi SMS: "Thông báo đã tắt thiết bị 4"
  • Gửi lệnh kiểm tra nhiệt độ phòng -> Hệ thống đo đạc và phản hồi SMS: "Thông báo nhiệt độ phòng"

Kết quả và đóng góp

Kết quả thực nghiệm chính

  • Chế tạo thành công mô hình phần cứng tích hợp vi điều khiển PIC16F887, module truyền thông GSM SIM900A, khối cảm biến nhiệt độ và khối mạch lực điều khiển 4 thiết bị điện tải ngoài.
  • Hiện thực hóa thành công thuật toán tự động cân bằng nhiệt độ môi trường dựa trên tín hiệu đọc từ cảm biến đưa về bộ chuyển đổi ADC 10-bit nội.
  • Thực nghiệm thành công giao tiếp truyền thông nối tiếp hai chiều giữa vi điều khiển PIC16F887 và SIM900A thông qua tập lệnh AT Command:
    • Tiếp nhận và giải mã chính xác các cú pháp tin nhắn SMS điều khiển đóng/ngắt độc lập cho 4 kênh thiết bị.
    • Phản hồi tin nhắn SMS xác nhận trạng thái bật/tắt của từng thiết bị (từ thiết bị 1 đến thiết bị 4) ngay sau khi thực thi lệnh thành công.
    • Xử lý lệnh truy vấn từ xa và gửi tin nhắn SMS báo cáo chính xác thông số nhiệt độ môi trường phòng về điện thoại của người quản lý.

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

  • Ứng dụng mô hình điều khiển thiết bị và cân bằng nhiệt độ bằng SMS vào các không gian quy mô lớn, không kín khí hoặc không thể lắp đặt máy lạnh như nhà kính trồng rau, xưởng sản xuất, nhà máy chế biến.
  • Khai thác hạ tầng mạng GSM có sẵn để giảm thiểu chi phí đầu tư đường truyền mạng có dây tại các vùng nông thôn hoặc cơ sở sản xuất cách xa trung tâm.

Đóng góp của đề tài

  • Đưa ra giải pháp tích hợp phần cứng hoàn chỉnh, chi phí thấp giữa vi điều khiển đa chức năng PIC16F887 và modem GSM SIM900A.
  • Xây dựng cơ chế tương tác hai chiều thông minh (có xác nhận phản hồi trạng thái và thông báo thông số cảm biến), khắc phục nhược điểm điều khiển một chiều không kiểm soát được trạng thái thực tế của các mạch điều khiển từ xa truyền thống.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế

  • Hệ thống mới dừng lại ở mức độ chế tạo mô hình thử nghiệm phần cứng (prototype) trong phòng thí nghiệm.
  • Do điều kiện thời gian thực hiện có hạn, hệ thống mới chỉ tích hợp giám sát và cân bằng một thông số môi trường duy nhất là nhiệt độ, chưa mở rộng sang các thông số khác như độ ẩm không khí, độ ẩm đất, nồng độ khí hay cường độ ánh sáng.
  • Số lượng tải công suất được điều khiển trực tiếp trên bo mạch hiện tại giới hạn ở 4 thiết bị độc lập.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Mở rộng số lượng cổng điều khiển thiết bị ngoại vi và nâng cao công suất của tầng điều khiển chấp hành.
  • Tích hợp thêm đa dạng các loại cảm biến công nghiệp (độ ẩm, khí gas, ánh sáng) để hình thành hệ thống giám sát môi trường toàn diện cho nhà kính nông nghiệp và nhà xưởng công nghiệp.
  • Nghiên cứu phát triển thêm các tính năng điều khiển thông minh tự động hóa nâng cao dựa trên nền tảng truyền dữ liệu GPRS/EDGE của module SIM900A trong tương lai.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo chuyên môn hữu ích đối với:

  • Sinh viên và học viên chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông, Kỹ thuật Điện - Điện tử, Tự động hóa và Hệ thống Nhúng.
  • Nội dung tham khảo trọng tâm:
    • Cẩm nang tra cứu và cấu hình các khối chức năng nâng cao của dòng vi điều khiển Microchip PIC16F887 (cấu hình chi tiết thanh ghi ADC 10-bit, các bộ Timer0/1/2, khối truyền thông EUSART bất đồng bộ và bảng phân bố địa chỉ thanh ghi).
    • Phương pháp kết nối phần cứng và xây dựng thuật toán truyền thông giữa vi điều khiển PIC và module GSM/GPRS SIM900A thông qua giao thức AT Command.
    • Sơ đồ nguyên lý và thiết kế khối mạch chấp hành đóng cắt rơ-le cách ly cho thiết bị điện 220V kết hợp mạch đo lường tương tự.

Câu hỏi thường gặp

1. Giới hạn dung lượng và chuẩn mã hóa ký tự của một bản tin SMS trong mạng GSM được quy định như thế nào?

Theo số liệu trình bày trong đồ án, một bản tin SMS chuẩn có dung lượng lưu trữ tối đa là 140 byte (tương đương 1120 bit) dữ liệu. Do đó, một tin nhắn SMS chứa được tối đa 160 ký tự nếu sử dụng bảng mã hóa 7-bit (dành cho các ký tự Latin/bảng chữ cái tiếng Anh) hoặc tối đa 70 ký tự nếu sử dụng chuẩn mã hóa 16-bit Unicode UCS2 (dành cho các ngôn ngữ không dùng ký tự Latin như chữ Hán, Ả Rập, Nhật Bản, Hàn Quốc).

2. Vi điều khiển PIC16F887 có những đặc điểm cấu hình phần cứng nào vượt trội hơn họ AT89C51?

Theo bảng so sánh kỹ thuật trong đồ án, PIC16F887 có nhiều ưu thế vượt trội: 5 cổng I/O (so với 4 cổng của AT89C51), bộ nhớ Flash 8K words (so với 4KB), tích hợp sẵn 256 bytes EEPROM, 3 bộ định thời Timer (so với 2 Timer), 15 nguồn ngắt (so với 4 ngắt), tích hợp sẵn khối ADC 10-bit đa kênh, 2 khối phát xung PWM, 2 khối so sánh tương tự Comparator, hỗ trợ đa dạng giao tiếp nối tiếp (EUSART, I2C, SPI, PSP) và sử dụng tập lệnh RISC tinh gọn chỉ gồm 35 lệnh.

3. Module viễn thông SIM900A hoạt động ở những dải tần số và mức điện áp nguồn nào?

Module SIM900A hoạt động trên các băng tần EGSM 900 MHz, DCS 1800 MHz và PCS 1900 MHz với khả năng tự động tìm kiếm băng tần, tuân thủ chuẩn GSM Phase 2/2+. Mức điện áp nguồn cung cấp đơn yêu cầu cho module qua chân VBAT nằm trong dải từ 3.4 V đến 4.5 V, hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu GPRS tải xuống tối đa 85.6 kbps và tải lên tối đa 41.8 kbps.

4. Giao diện EUSART trên PIC16F887 được cấu hình như thế nào để phục vụ truyền dữ liệu bất đồng bộ?

Ở chế độ bất đồng bộ (Asynchronous), EUSART hoạt động theo chuẩn NRZ (1 bit Start, 8 hoặc 9 bit dữ liệu, 1 bit Stop) qua hai chân RC6/TX/CK (truyền) và RC7/RX/DT (nhận). Quá trình truyền phát được điều khiển qua thanh ghi TXSTA (cho phép phát TXEN = 1, chọn tốc độ baud cao BRGH), thanh ghi đệm TXREG và thanh ghi dịch TSR. Quá trình tiếp nhận dữ liệu được điều khiển qua thanh ghi RCSTA (bật cổng nối tiếp SPEN = 1, cho phép nhận liên tục CREN = 1), thanh ghi đệm đôi RCREG (quản lý tràn bộ đệm qua bit OERR), kết hợp với thanh ghi xác lập tốc độ baud SPBRG.

5. Kết quả thực nghiệm của mạch điều khiển hoàn thiện đã kiểm tra những chức năng cụ thể nào?

Hệ thống phần cứng hoàn thiện đã thực nghiệm thành công 9 kịch bản vận hành thực tế thông qua tin nhắn SMS: thực hiện bật và tắt độc lập 4 thiết bị điện (thiết bị 1, 2, 3, 4) kèm tin nhắn SMS tự động phản hồi xác nhận trạng thái cho từng thao tác ("Thông báo đã bật/tắt thiết bị 1/2/3/4"), đồng thời tiếp nhận lệnh kiểm tra nhiệt độ phòng và gửi tin nhắn phản hồi báo cáo thông số nhiệt độ môi trường hiện tại.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Lê Tấn Vàng đã hoàn thành việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công mạch tự động cân bằng nhiệt độ kết hợp điều khiển thiết bị điện từ xa thông qua tin nhắn SMS trên nền mạng GSM. Hệ thống khai thác hiệu quả sức mạnh xử lý phần cứng của vi điều khiển PIC16F887 kết hợp cùng module truyền thông SIM900A để tạo ra giải pháp điều khiển hai chiều có phản hồi trạng thái ổn định và tin cậy. Kết quả thử nghiệm thực tế với 4 kênh thiết bị và chức năng giám sát nhiệt độ môi trường đã chứng minh tính khả thi cao của đề tài, mở ra hướng ứng dụng thiết thực cho các mô hình nhà kính nông nghiệp và cơ sở sản xuất công nghiệp quy mô lớn.