Đồ án HCMUTE: Hệ thống giám sát vị trí phương tiện

Đồ án nghiên cứu hcmute hệ thống giám sát vị trí phương tiện, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu chuẩn, đánh giá tính khả thi dự án.

• Tác giả: Trần Văn Tiến
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Ngô Lâm
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Truyền Thông
• Đề tài: Hệ Thống Giám Sát Vị Trí Phương Tiện
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay
• 1.2. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 1.5. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
• 1.6. Phƣơng ph́áp Nghiên cứu
• 1.7. Bố cục của Đồ án
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Tổng quan GPS
• 2.2. Nguyên lý xác định vị trí với GPS
• 2.3. Dữ liệu NMEA
• 2.4. Tổng quan GSM
• 3. CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN VÀ MODULE SỬ DỤNG
• 3.1. Vi điều khiển PIC18F4550
• 3.1.1. Giới thiệu, lịch sử hình thành và phát triển của PIC
• 3.1.2. Cấu trúc, đặc tính, sơ đồ chân
• 3.1.3. Tổ chức bộ nhớ, thanh ghi
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG
• 4.1. Sơ đồ khối của hệ thống
• 4.1.1. Yêu cầu của hệ thống
• 4.1.2. Sơ đồ khối và chức năng mỗi khối
• 4.1.3. Hoạt động của hệ thống
• 4.2. Thiết kế, tính toán hệ thống
• 4.2.1. Thiết kế và xây dựng phần cứng
• 4.2.1.1. Nguồn cung cấp
• 4.2.1.2. Module GPS/GSM
• 4.2.1.3. Khối xử lý trung tâm
• 4.2.2. Xây dựng phần mềm cho hệ thống
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ
• 5.1. Kết quả thực nghiệm
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Phạm vi ứng dụng và hƣớng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Phụ lục 1: Hƣớng dẫn cài đặt và sử dụng hệ thống
• Phụ lục 2: Chƣơng trình phần cứng và phần mềm

Tóm tắt

I. Giới thiệu hệ thống giám sát vị trí phương tiện

Hệ thống giám sát vị trí phương tiện tại HCMUTE được thiết kế nhằm mục đích theo dõi và quản lý vị trí của các phương tiện giao thông một cách hiệu quả. Hệ thống này sử dụng công nghệ GPS kết hợp với GSM/GPRS để thu thập và truyền tải thông tin về vị trí của phương tiện đến máy chủ. Việc ứng dụng công nghệ này không chỉ giúp nâng cao an ninh phương tiện mà còn hỗ trợ trong việc quản lý giao thông, giảm thiểu tình trạng ùn tắc và tai nạn giao thông. Theo thống kê, việc áp dụng hệ thống giám sát này đã giúp các doanh nghiệp vận tải tiết kiệm chi phí và nâng cao hiệu quả hoạt động. Hệ thống này cũng phù hợp với yêu cầu của Nhà nước về việc gắn thiết bị giám sát hành trình cho phương tiện vận tải.

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

Trong bối cảnh giao thông ngày càng phức tạp tại TP.HCM, việc giám sát vị trí phương tiện trở nên cần thiết hơn bao giờ hết. Các sản phẩm hiện có trên thị trường thường có giá thành cao và chi phí bảo trì tốn kém. Do đó, việc phát triển một hệ thống giám sát với chi phí hợp lý và tính năng đầy đủ là rất quan trọng. Hệ thống giám sát vị trí phương tiện tại HCMUTE không chỉ đáp ứng nhu cầu thực tiễn mà còn góp phần nâng cao chất lượng dịch vụ vận tải. Việc sử dụng công nghệ định vị hiện đại giúp người dùng dễ dàng theo dõi và quản lý phương tiện của mình từ xa, tạo ra sự thuận tiện và an toàn hơn trong việc di chuyển.

II. Cơ sở lý thuyết của hệ thống

Hệ thống giám sát vị trí phương tiện tại HCMUTE dựa trên hai công nghệ chính là GPS và GSM/GPRS. GPS (Global Positioning System) là hệ thống định vị toàn cầu cho phép xác định vị trí của một điểm trên bề mặt trái đất thông qua tín hiệu từ các vệ tinh. Nguyên lý hoạt động của GPS dựa trên việc đo khoảng cách từ thiết bị nhận tín hiệu đến ít nhất ba vệ tinh. Khi có thông tin từ ba vệ tinh trở lên, thiết bị có thể xác định chính xác vị trí của mình. Bên cạnh đó, GSM (Global System for Mobile Communications) cho phép truyền tải dữ liệu từ thiết bị đến máy chủ thông qua mạng di động. Việc kết hợp hai công nghệ này tạo ra một hệ thống giám sát mạnh mẽ, có khả năng theo dõi vị trí phương tiện trong thời gian thực.

2.1. Nguyên lý hoạt động của GPS

Nguyên lý hoạt động của GPS dựa trên việc nhận tín hiệu từ các vệ tinh. Mỗi vệ tinh phát tín hiệu chứa thông tin về thời gian và vị trí của nó. Thiết bị nhận tín hiệu sẽ tính toán khoảng cách đến từng vệ tinh dựa trên thời gian tín hiệu được phát đi và nhận lại. Khi có thông tin từ ít nhất ba vệ tinh, thiết bị có thể xác định vị trí hai chiều (kinh độ và vĩ độ). Nếu nhận được tín hiệu từ bốn vệ tinh trở lên, thiết bị có thể xác định vị trí ba chiều, bao gồm cả độ cao. Điều này cho phép người dùng biết chính xác vị trí của phương tiện trên bản đồ, từ đó hỗ trợ trong việc quản lý và điều phối giao thông.

III. Ứng dụng và lợi ích của hệ thống

Hệ thống giám sát vị trí phương tiện tại HCMUTE mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho người dùng. Đầu tiên, hệ thống giúp nâng cao an ninh phương tiện bằng cách theo dõi vị trí của xe trong thời gian thực. Người dùng có thể dễ dàng xác định vị trí của phương tiện, từ đó giảm thiểu nguy cơ mất cắp. Thứ hai, hệ thống hỗ trợ trong việc quản lý giao thông, giúp các doanh nghiệp vận tải tối ưu hóa lộ trình và giảm thiểu thời gian di chuyển. Cuối cùng, việc sử dụng hệ thống này còn giúp nâng cao trải nghiệm của khách hàng, khi họ có thể theo dõi hành trình của phương tiện một cách dễ dàng và nhanh chóng.

3.1. Tác động đến quản lý giao thông

Hệ thống giám sát vị trí phương tiện không chỉ có tác dụng trong việc theo dõi mà còn góp phần quan trọng trong việc quản lý giao thông. Nhờ vào việc thu thập dữ liệu vị trí, các cơ quan chức năng có thể phân tích tình hình giao thông, từ đó đưa ra các biện pháp điều chỉnh hợp lý. Hệ thống cũng giúp giảm thiểu tình trạng ùn tắc giao thông, nhờ vào việc tối ưu hóa lộ trình di chuyển của các phương tiện. Điều này không chỉ mang lại lợi ích cho các doanh nghiệp vận tải mà còn cho toàn bộ cộng đồng, góp phần xây dựng một môi trường giao thông an toàn và hiệu quả hơn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VỊ TRÍ PHƯƠNG TIỆN GVHD: ThS. NGUYỄN NGÔ LÂM SVTH: TRẦN VĂN TIẾN MSSV: 11140350 SVTH: NGUYỄN TRẦN ĐĂNG QUANG MSSV: 11140346 SKL 0 0 3 8 7 2 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 do an TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀ O TẠO CHẤT LƢỢNG CAO TRANG PHỤ BÌA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VỊ TRÍ PHƢƠNG TIỆN GVHD: ThS. NGUYỄN NGÔ LÂM SVTH : TRẦN VĂN TIẾN MSSV : 11140350 SVTH : NGUYỄN TRẦN ĐĂNG QUANG MSSV : 11140346 Khoá : 2011-2015 Ngành : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG Tp.

Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2015 i do an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh , ngày .năm 20… NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và Tên Sinh Viên: MSSV: NGUYỄN TRẦN ĐĂNG QUANG 11141346 TRẦN VĂN TIẾN 11141350 Ngành: CNKT Điện Tử Truyền Thông Lớp: 11141CL2 GVHD: Ths.NGUYỄN NGÔ LÂM ĐT: [phone] Ngày nhận đề tài: Ngày nộp đề tài: 1.Tên đề tài: HỆ THỐNG GIÁM SÁT VỊ TRÍ PHƢƠNG TIỆN.Các số liệu, tài liệu ban đầu: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 3.Nội dung thực hiện đề tài: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 4.Sản phẩm: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Tp. Hồ Chí Minh , ngày .năm 20… TRƢỞNG NGÀNH GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN ii do an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh , ngày .năm 20… PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Họ và tên sinh viên: NGUYỄN TRẦN ĐĂNG QUANG MSSV:11141352 TRẦN VĂN TIẾN MSSV:11141350 Ngành: CNKT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG.

Tên đề tài: HỆ THỐNG GIÁM SÁT VỊ TRÍ PHƢƠNG TIỆN. Họ và Tên GVHD: Ths.NGUYỄN NGÔ LÂM.Nội dung đề tài và khối lƣợng thực hiện: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 2.Đề nghị cho bảo vệ hay không: ……………………………………………………………………………………… 5.Đánh giá loại: ……………………………………………………………………………………… 6. Hồ Chí Minh , ngày .năm 20… Giáo viên hƣớng dẫn iii do an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh , ngày .năm 20… PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên sinh viên: NGUYỄN TRẦN ĐĂNG QUANG MSSV:11141352 TRẦN VĂN TIẾN MSSV:11141350 Ngành: CNKT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG.

Tên đề tài: HỆ THỐNG GIÁM SÁT VỊ TRÍ PHƢƠNG TIỆN. Họ và Tên GVHD: Ths.NGUYỄN ĐÌNH PHÚ NHẬN XÉT 1.Nội dung đề tài và khối lƣợng thực hiện: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 2.Đề nghị cho bảo vệ hay không: ……………………………………………………………………………………… 5.Đánh giá loại: ……………………………………………………………………………………… 6. Hồ Chí Minh , ngày .năm 20… Giáo viên phản biện iv do an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh , ngày .năm 20… PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên sinh viên: NGUYỄN TRẦN ĐĂNG QUANG MSSV:11141352 TRẦN VĂN TIẾN MSSV:11141350 Ngành: CNKT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG.

Tên đề tài: HỆ THỐNG GIÁM SÁT VỊ TRÍ PHƢƠNG TIỆN. Họ và Tên GVHD: Ths.TRƢƠNG NGỌC ANH NHẬN XÉT 1.Nội dung đề tài và khối lƣợng thực hiện: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 2.Đề nghị cho bảo vệ hay không: ……………………………………………………………………………………… 5.Đánh giá loại: ……………………………………………………………………………………… 6. Hồ Chí Minh , ngày .năm 20… Giáo viên phản biện v do an LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên nhóm xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Ngô Lâm, ngƣời trực tiếp chỉ dạy và tận tình hƣớng dẫn, luôn quan tâm nhắc nhở nhóm trong suốt quá trình thực hiện đề tài, không có sự hỗ trợ, chỉ bảo, nhắc của thầy thì có lẽ nhóm đã không thể hoàn thành đề tài kịp thời hạn Nhóm cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Điện - Điện tử, đã tận tình chỉ dạy và tạo mọi điều kiện cũng nhƣ hỗ trợ các thiết bị cần thiết đề nhóm hoàn thành đề tài. Với vốn kiến thức đƣợc tiếp thu trong quá trình học không chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên cứu đề tài mà còn là hành trang quý báu để nhóm bƣớc vào đời một cách vững chắc và tự tin.

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè – những ngƣời thân yêu luôn là chỗ dựa vững chắc, xin kính chúc quý Thầy, Cô và gia đình dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp cao quý. Sinh viên thực hiện: Sinh viên 1 Sinh viên 2 Nguyễn Trần Đăng Trần Văn Tiến Quang vi do an TÓM TẮT Mục đích của đề tài là thiết kế và thực hiện hệ thống giám sát sử dụng định vị toàn cầu (GPS), bao gồm các module phần cứng tích hợp các chức năng GPS, GSM/GPRS, để thu nhận các thông tin định vị từ vệ tinh và truyền về máy chủ dịch vụ web dữ liệu về thời gian, kinh độ, vĩ độ,… Từ đó, bằng cách truy cập vào trang web, thông qua giao diện đồ họa, ngƣời dùng có thể xác định đƣợc vị trí của phƣơng tiện hiện thời. vii do an ABSTRACT The goal of this thesis is designing and implementing tracking device by using Global Positioning System (GPS), includes hardware modules integrated GPS,GSM/GPRS functions for receiving locator information from satellite and transferring data to Web server such as time, coordinat,… Therefore, by accessing webpage via graphical interface, user can detect position of the vehicle. viii do an MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA.

i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP. ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN. iii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN. iv PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN.

viii MỤC LỤC. ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT:. xii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU. xiv DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH.

xiv Chƣơng 1: TỔNG QUAN .1 Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay .2 Tính cấp thiết của đề tài.3 Mục tiêu nghiên cứu .4 Nhiệm vụ nghiên cứu .5 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .6 Phƣơng ph́áp Nghiên cƣ́u .7 Bố cục của Đồ án .16 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .1 Tổng quan GPS.1 Nguyên lý xác định vị trí với GPS .2 Dữ liệu NMEA .2 Tổng quan GSM .1 Giao diện vô tuyến .21 ix do an 2.2 Cấu trúc mạng GSM .3 Tổng quan GPRS .4 Tập lệnh AT .5 Tổng quan về FTP .1 Giới thiệu về lập trình Web .2 Nguyên tắc hoạt động của Web server .3 Upload dữ liệu lên host .7 Ngôn ngữ Java Script .8 Ngôn ngữ PHP .2 Các ứng dụng của PHP .3 Hoạt động của PHP .33 Chƣơng 3: GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN VÀ MODULE SỬ DỤNG .1 Vi điều khiển PIC18F4550 .1 Giới thiệu, lịch sử hình thành và phát triển của PIC .1 Cấu trúc, đặc tính, sơ đồ chân .2 Tổ chức bộ nhớ, thanh ghi(3).44 Chƣơng 4: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG .1 Sơ đồ khối của hệ thống .1 Yêu cầu của hệ thống .2 Sơ đồ khối và chức năng mỗi khối .3 Hoạt động của hệ thống .2 Thiết kế, tính toán hệ thống .1 Thiết kế và xây dựng phần cứng. Nguồn cung cấp. Module GPS/GSM. Khối xử lý trung tâm .2 Xây dựng phần mềm cho hệ thống .54 Chƣơng 5: KẾT QUẢ .3 Kết quả thực nghiệm .59 Chƣơng 6: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .2 Phạm vi ứng dụng và hƣớng phát triển .62 TÀI LIỆU THAM KHẢO .65 Phụ lục 1: Hƣớng dẫn cài đặt và sử dụng hệ thống .66 Phụ lục 2: Chƣơng trình phần cứng và phần mềm.67 xi do an DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT: Từ viết tắt Từ đầy đủ tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt ADC Analog to Degital Convert Chuyển đổi tƣơng tự- số ALU Arithmetic Logic Unit Đơn vị tính toán logic APN Access Point Name Tên điểm truy cập ASCII American Standard Code for Information Interexchange BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BSS Base Station Subsystem Phân hệ trạm gốc BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc CPU Central Processing Unit Bộ xử lí trung tâm EEPROM Electrically erasable programmable Bộ nhớ chỉ đọc lập trình read-only memory đƣợc FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền tập tin GPRS General packet radio service Dịch vụ gói dữ liệu vô tuyến GPS Global Positioning System Hệ thống định vị toàn cầu GSM Global System for Mobile Hệ thống mạng điện thoại communication toàn cầu HTTP Hyper Text Tranfer Protocol Chuẩn truyền văn bản IP Internet Protocol Chuẩn giao tiếp mạng MMS Multimedia Messaging Service Tin nhắn đa phƣơng tiện MSC NMEA National Marine Electronics Association NSS Network Sub System Hệ thống mạng con PIC Programmable Intelligent Computer – Peripheral Interface Controller PLL Phase Lock Loop Khóa dịch pha PPP Point-to-Point Protocol Giao thức mạng đa điểm PWM Pulse Wide Modulation Điều chế độ rộng xung RAM Random Access Memory Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên RISC Reduced Instruction Set Computer ROM Read Only Memory Bộ nhớ chỉ đọc xii do an RSS Radio Sub System Hệ thống mạng vô tuyến con RXD Receive eXchange Data Nhận dữ liệu SMS Short Message Service Tin nhắn văn bản SPI Serial Peripheral Interface Chuẩn giao tiếp ngoại vi nối tiếp SPRAM Static Random Access Memory Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên tĩnh TDM Time division multiplexing Ghép kênh phân chia theo miền thời gian TDMA Time Division Multiple Access TRAU TXD Transmitt eXchange Data Truyền dữ liệu UART Universal Asynchronous Receiver- Chuẩn giao tiếp bất đồng Transmitter bộ USB Universal Serial Bus WAP Wireless Application Protocol Chuẩn kết nối không dây xiii do an DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Các tập lệnh AT của FTP .2: Các tập lệnh AT mở rộng của GPS .26 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Các thành phần của GPS .2: Khoảng cách từ vệ tinh đến bộ nhận GPS trên Trái Đất .3: Điểm giao nhau của ba đƣờng tròn là địa điểm của bộ nhận tín hiệu .4: Danh sách các câu NMEA của GPS .5: Cấu trúc mạng GSM .6: Tiến trình truyền tải trang web đến màn hình .7: Giao diện khi đƣa dữ liệu website lên một host .1: Các kiểu đóng gói của PIC .3: Sơ đồ chân của VDK PIC18F4550.4: Sơ đồ bộ nhớ chƣơng trình và bộ nhớ stack của PIC18F4550 .5: Sơ đồ bộ nhớ dữ liệu của PIC18F4550 .6: Hình ảnh thực tế của module sim908 .1: Sơ đồ khối hệ thống .3: Sơ đồ kết nối của SIM908 với PIC18F4550 .4: Sơ đồ nguyên lý của SIM908 .1: Các chân đƣợc sử dụng của SIM908 để giao tiếp với PIC18F4550 .5: Khối điều khiển PIC18F4550 .6: Lƣu đồ giải thuật của Vi điều khiển .7: Lƣu đồ giải thuật của web server.1: Khối xử lý trung tâm .2: Khối GSM/GPS .3: Sản phẩm hoàn thiện.4: Trang đăng nhập .5: Giao diện trên trình duyệt máy tính .6: Giao diện trang web .7: Kết quả so sánh thực nghiệm 1.8: Kết quả thực nghiệm 2.61 xiv do an BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.