Chương 1: Tổng Quan. Chương này trình bày tổng quan, lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn và bố cục đồ án. Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Giới thiệu các linh kiện, thiết bị sử dụng thiết kế hệ thống.
Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế Hệ Thống. Tính toán thiết kế, đưa ra sơ đồ nguyên lí của hệ thống. Chương 4: Thiết Kế Hệ Thống. Thiết kế hệ thống, lưu đồ, đưa ra giải thuật và chương trình.
Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét, Đánh Giá. Đưa ra kết quả đạt được sau một thời gian nghiên cứu, một số hình ảnh của hệ thống, đưa ra những nhận xét, đánh giá toàn bộ hệ thống. Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển. Trình bày những kết luận về hệ thống những phần làm rồi và chưa làm, đồng thời nếu ra hướng phát triển cho hệ thống.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2.1 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 2.1 Tổng quan về module SIM800L Giới thiệu sơ lược về module SIM800L Module SIM800L có khả năng nhắn tin SMS, nghe, gọi, GPRS, … như một điện thoại nhưng có kích thước 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. Thông số kỹ thuật - Nguồn cấp: 3.2V, có thể sử dụng với nguồn dòng thấp từ 500 mAh trở lên (như 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.1 Sơ đồ chân module SIM800L.
Chức năng các chân của module SIM800L BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Chân NET: lắp anten, có thể dùng anten đi kèm hoặc anten mở rộng. - Chân VCC: chân nguồn dương 4. - 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 2.1 Tập lệnh AT điều khiển cuộc gọi Lệnh Mô tả AT+CLIP=1<CR><LF> Hiển thị thông tin cuộc gọi đến. ATD[số_điện_thoại];<CR><LF> Lệnh thực hiện cuộc gọi.
ATH<CR><LF> Lệnh thực hiện kết thúc cuộc gọi hoặc cúp máy khi có cuộc gọi đến. ATA<CR><LF> Lệnh thực hiện chấp nhận khi có cuộc gọi đến. Tập lệnh AT điểu khiển tin nhắn Bảng 2.2 Tập lệnh AT điều khiển tin nhắn Lệnh Mô tả BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT AT+CMGF=1<CR><LF> Lệnh đưa SMS về chế độ Text, phải có lệnh này mới gửi tin nhắn dạng Text.
AT+CMGS=“Số_Điện_Thoại”<CR><LF> Đợi đến khi có kí tự ‘>’ được gửi về thì đánh nội dung tin nhắn. Lệnh gửi tin nhắn. AT+CMGR=x<CR><LF> x là địa chỉ tin nhắn cần đọc. Đọc một tin nhắn vừa gửi đến, lệnh được trả về nội dung tin nhắn, thông tin người gửi, thời gian gửi.
AT+CMGDA=“DEL ALL”<CR><LF> Xóa toàn bộ tin nhắn trong các hộp thư. AT+CNMI=2,2<CR><LF> Hiển thị nội dung tin nhắn ngay khi có tin nhắn đến. Sau mỗi tập lệnh AT thường thấy <CR><LF> thực chất nó là hai mã điều khiển <CR>tương ứng 0x0D (hexa), <LF> tương ứng 0x0A (hexa).2 Tổng quan về module Arduino Mega 2560 Giới thiệu sơ lược về module Arduino Mega 2560 Arduino Mega 2560 là sản phẩm tiêu biểu cho dòng mạch Mega là dòng bo mạch có nhiều cải tiến so với Arduino Uno (54 chân digital I/O và 16 chân anolog I/O). Đặc biệt bộ nhớ Flash của Mega được tăng lên 1 cách đáng kể, gấp 4 lần so với những phiển bản cũ của Uno R3.
Điều này cùng với việc trang bị 3 timer và 6 cổng interrupt khiến cho bo mạch Mega hoàn toàn có thể giải quyết được nhiều bài toán hóc búa, cần điều khiển nhiều loại động cơ và xử lý song song nhiều luồng dữ liệu số cũng như tương tự. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Ngoài việc phát triển được ưu tiên, việc kế thừa cũng được đặc biệt lưu ý. Trên mạch Mega các chân digital vẫn từ 0-13, analog từ 0-5 và các chân nguồn tương tự thiết kế của Uno.
Do vậy chúng ta dễ dàng phát triển nghiên cứu theo kiểu gắp ghép module từ Arduino Uno bê sang Arduino Mega. Ngoài ra, ở phiên bản này, các nhà thiết kế đã mạnh dạn thay đổi thiết kế. Để có được nhiều vùng nhớ và nhiều chân I/O hơn, một con chip khác đã thay thế cho Atmega1280. Theo dòng phát triển của vi điều khiển nhúng, những dự án lớn cần nhiều dung lượng Flash hơn.
Do vậy, Arduino Mega ra đời với sứ mệnh giải những bài toán như thế.2 Arduino Mega 2560 Thông số kỹ thuật - Vi điều khiển chính: Atmega2560. - Điện áp hoạt động: 5VDC. - Điện áp vào giới hạn: 6 – 20 VDC. - Điện áp khuyên dùng: 7 – 12 VDC.
- Dòng ra tối đa (3. - Dòng ra tối đa trên mỗi chân I/O: 20 mA. - Số chân digital: 54 (15 PWM). - Số chân analog: 16.
- Giao tiếp UART: 4 bộ UART. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Giao tiếp SPI: 1 bộ (chân 50 đến 53) dùng với thư viện SPI. - Giao tiếp I2C: 1 bộ.
- Ngắt ngoài: 6 chân. - Bộ nhớ Flash: 256 KB, 8 KB sử dụng cho Bootloader. - Thạch anh: 16 MHz. - Chân LED được tích hợp sẵn: chân 13.
Nguồn cấp cho Arduino Arduino Mega 2560 có thể được cấp nguồn bằng cổng USB hoặc nguồn ngoài và việc chọn nguồn cấp diễn ra hoàn toàn tự động. Tức là ta có thể cấp cả 2 nguồn vào cùng lúc, nếu nguồn ngoài không có hoặc quá bé thì nguồn Arduino sẽ lấy nguồn từ cổng USB và ngược lại. Nguồn ngoài có thể lấy từ adapter AC-DC thông qua jack cắm 3.5mm hoặc từ pin bằng cách nối cực dương của pin vào chân Vin và cực âm vào chân GND. Dù cho ta dùng nguồn nào thì điện áp cấp phải nằm trong khoảng 7 đến 12V theo khuyến cáo nhà sản xuất.
Nếu ta cấp nguồn dưới 7V thì chân 5V sẽ không cho ra đủ điện áp 5V, mạch sẽ thiếu ổn định. Còn nếu cấp nguồn lớn hơn 12V vào thì IC ổn áp có thể nóng lên, làm hỏng cả board mạch. Chân cấp nguồn gồm những chân sau: - GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino. Khi ta dùng các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối với nhau.
- 5V: cấp điện áp 5V đầu ra, dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA.3V đầu ra, dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA. - Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino, ta nối cực dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển được đo ở chân này.
Mặc dù vậy ta không được lấy nguồn 5V từ chân này để sử dụng bởi chức năng của nó không phải là cấp nguồn mà chỉ là tham chiếu điện áp hoạt động của vi xử lý. Các ngõ vào/ra (I/O pins) của Arduino Mega 2560 Arduino Mega 2560 có tổng cộng 54 chân digital, mỗi chân đều có thể là ngõ vào hoặc ngõ ra tùy theo ta lập trình. Chúng chỉ cho ra 2 mức điện áp là 0V hoặc 5V với dòng vào ra là 20 mA ở điều kiện hoạt động được khuyến khích theo nhà sản xuất, tối đa là 40mA. Nếu vượt qua ngưỡng 40mA này thì board mạch sẽ hư hỏng.
Ngoài ra trên mỗi chân digital còn có một điện trở nội kéo lên với giá trị từ 20-50 kΩ, mặc định điện trở này sẽ không được kết nối với chân digital. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.3 Sơ đồ chân Arduino Mega 2560 USB Jack (Type B): kết nối để truyền dữ liệu, debug cho chương trình giữa Arduino với máy tính. Ngoài ra cũng cấp nguồn cho Arduino hoạt động thông qua cổng này.
Reset Button: nút nhấn đưa board mạch về chế đệ hoạt động ban đầu. Jack Power: cấp nguồn cho Arduino hoạt động. Một số chức năng chuyên biệt của các chân BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 10 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Serial: 0 (RX) và 1 (TX); Serial 1: 19 (RX) và 18 (TX); Serial 2: 17 (RX) và 16 (TX); Serial 3: 15(RX) và 14(TX).
Được sử dụng để nhận dữ liệu nối tiếp TTL (RX) và truyền (TX). Những chân này dùng để kích hoạt ngắt khi chân có mức điện áp thấp, cao, xung cạnh lên, xung cạnh xuống hoặc có sự thay đổi điện áp. - PWM: gồm 15 chân là các chân 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 44, 45, 46 cho phép ta xuất ra xung PWM với độ phân giải 8 bit. Ngoài các chức năng thông thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao thức SPI với các thiết bị khác.
Hỗ trợ giao tiếp I2C bằng thư viện Wire. - LED: một Led tích hợp trên board mạch đã được kết nối sẵn vào chân 13. Khi điện áp trên chân này ở mức cao thì Led sẽ sáng và ngược lại Led sẽ tắt. - AREF: đây là chân mà ta đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog.
Tức là nếu cấp điện áp 2.5V vào chân này thì ta có thể dùng các chân analog để đo điện áp trong khoảng từ 0V đến 2.5V với độ phân giải là 10 bit. Arduino Mega 2560 còn có 16 chân ngõ vào analog cung cấp độ phân giải tín hiệu 10 bit để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V đến 5V. Bộ nhớ Arduino Mega 2560 được trang bị chip Atmega2560 đã tích hợp sẵn 256 KB dung lượng bộ nhớ Flash, 8 KB bộ nhớ SRAM và 4 KB bộ nhớ EEPROM. Trong 256 KB bộ nhớ Flash thì 8 KB dành cho bootloader, tức là ta chỉ có 248 KB để dành cho việc lưu chương trình.