I. Thiết kế mạch điện tử
Đồ án tập trung vào thiết kế mạch điện tử điều khiển quang báo sử dụng vi điều khiển PIC18. Mạch bao gồm các thành phần chính: vi điều khiển PIC18F4620, module GSM (SIM900), mạch quang báo với LED báo hiệu, và các mạch giao tiếp cần thiết. Thiết kế mạch bảo động được tối ưu cho điện tử công suất thấp, đảm bảo tiêu thụ điện năng thấp. Sơ đồ mạch điện được thiết kế chi tiết, bao gồm sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý, và mạch in. Quá trình mô phỏng mạch điện tử được thực hiện bằng phần mềm Proteus, giúp kiểm tra và hiệu chỉnh thiết kế trước khi chế tạo. Hướng dẫn thiết kế mạch cung cấp các thông số kỹ thuật, lựa chọn linh kiện, và các bước kết nối chi tiết. Hệ thống bảo động được thiết kế với tính năng điều khiển từ xa qua tin nhắn, cụ thể là điều khiển bằng SMS. Ứng dụng vi điều khiển PIC18F cho phép linh hoạt và dễ dàng trong việc lập trình và điều khiển hệ thống.
1.1 Lựa chọn vi điều khiển PIC18F4620
Vi điều khiển PIC18F4620 được lựa chọn dựa trên các ưu điểm vượt trội: tập lệnh 35 lệnh, tốc độ hoạt động tối đa 64MHz, 4 port điều khiển vào ra, nhiều bộ định thời (Timer0, Timer1, Timer2, Timer3), module ADC 10bit, module PWM 10bit, giao tiếp UART, giao tiếp RS232, hỗ trợ I2C, chế độ sleep tiết kiệm năng lượng, và khả năng nạp chương trình ICSP. Sự lựa chọn này được chứng minh qua việc sử dụng PIC18 trong thiết kế mạch báo động. Việc sử dụng PIC18F4620 giúp giảm thiểu số lượng linh kiện, đơn giản hóa quá trình thiết kế mạch báo động, và tiết kiệm chi phí. Tài liệu tham khảo về PIC18F4620 rất phong phú, hỗ trợ quá trình lập trình PIC18 dễ dàng hơn. Hướng dẫn lập trình PIC được cung cấp giúp người dùng hiểu rõ cách sử dụng vi điều khiển này trong dự án. Ngôn ngữ lập trình C được sử dụng để lập trình cho vi điều khiển, giúp quá trình phát triển phần mềm hiệu quả hơn. MPLAB X IDE là môi trường phát triển tích hợp được sử dụng để lập trình và kiểm thử phần mềm.
1.2 Thiết kế mạch quang báo và giao tiếp
Phần thiết kế mạch quang báo sử dụng LED báo hiệu để hiển thị thông tin. Module led ma trận được điều khiển bởi PIC18F4620. Phương pháp quét led được sử dụng để hiển thị thông tin một cách liền mạch. Module GSM SIM900 được tích hợp để thực hiện chức năng giao tiếp tin nhắn. Giao tiếp UART được sử dụng để truyền dữ liệu giữa PIC18F4620 và module GSM. Thiết kế mạch bảo động đảm bảo khả năng tương thích và ổn định của hệ thống. Kiểm thử phần cứng được thực hiện để đảm bảo hiệu quả hoạt động của mạch. Tài liệu kỹ thuật về module GSM, module cảm biến, và các giao tiếp được tham khảo để đảm bảo tính chính xác của thiết kế. Mã nguồn của chương trình điều khiển được cung cấp, bao gồm các hàm điều khiển LED báo hiệu và module GSM. Phát triển phần mềm được thực hiện một cách bài bản, đảm bảo sự ổn định và hiệu quả của hệ thống. Kiểm thử phần cứng được thực hiện để đảm bảo hiệu quả hoạt động của mạch. Kiểm thử phần mềm đảm bảo tính ổn định và hiệu quả.
II. Lập trình PIC18 và giao tiếp tin nhắn
Phần này tập trung vào lập trình PIC18 để điều khiển mạch báo động và giao tiếp với module GSM. Ngôn ngữ lập trình C được sử dụng. Mã nguồn được viết để xử lý dữ liệu nhận được từ GSM module thông qua giao tiếp tin nhắn. Chương trình xử lý các lệnh điều khiển từ tin nhắn, điều khiển mạch quang báo, và các cảm biến (nếu có). Kiểm thử phần mềm được thực hiện để đảm bảo sự chính xác và hoạt động ổn định của chương trình. Hướng dẫn lập trình PIC chi tiết được cung cấp. Phát triển phần mềm bao gồm các bước thiết kế, viết code, debug, và kiểm thử. Quản lý năng lượng được xem xét để tối ưu hóa hiệu suất sử dụng pin. Phần mềm MPLAB X IDE được sử dụng như một công cụ hỗ trợ mạnh mẽ trong quá trình phát triển phần mềm. Thuật toán được thiết kế để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và đáp ứng các yêu cầu của người dùng.
2.1 Xử lý tin nhắn và điều khiển
Phần mềm được thiết kế để nhận và phân tích nội dung tin nhắn gửi đến module GSM SIM800L. Hệ thống có khả năng nhận biết các lệnh điều khiển từ tin nhắn. Thuật toán xử lý lệnh được thiết kế rõ ràng và hiệu quả. Các lệnh điều khiển có thể bao gồm bật/tắt mạch quang báo, điều chỉnh độ sáng LED báo hiệu, và các chức năng khác. Giao tiếp tin nhắn được thực hiện qua giao thức AT command của module GSM. Phần mềm được viết bằng ngôn ngữ lập trình C, tối ưu cho vi điều khiển PIC18. Kiểm thử phần mềm được thực hiện để đảm bảo sự chính xác và hoạt động ổn định của chương trình. Hệ thống bảo mật (nếu có) được tích hợp để ngăn chặn truy cập trái phép. Tài liệu kỹ thuật về module GSM SIM900 được tham khảo để đảm bảo tính chính xác của code. Mã nguồn của chương trình được cung cấp, giúp người dùng dễ dàng hiểu và sửa đổi.
2.2 Giao diện điều khiển từ máy tính
Ngoài điều khiển bằng SMS, đồ án còn nghiên cứu khả năng điều khiển từ xa qua máy tính. Giao diện người dùng đơn giản và trực quan được thiết kế bằng Visual Basic. Giao tiếp máy tính được thực hiện qua cổng nối tiếp hoặc USB. Lập trình Visual Basic được sử dụng để tạo giao diện. Giao thức giao tiếp giữa máy tính và vi điều khiển được thiết kế rõ ràng. Kiểm thử phần mềm được thực hiện để đảm bảo tính chính xác và hoạt động ổn định của giao diện. Mã nguồn của giao diện được cung cấp, bao gồm các hàm điều khiển mạch quang báo. Hướng dẫn sử dụng chi tiết được cung cấp để giúp người dùng dễ dàng sử dụng hệ thống. Tối ưu hóa được thực hiện để đảm bảo tốc độ phản hồi nhanh chóng. An ninh mạng được xem xét nếu giao diện kết nối mạng.
