TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG KHOA ĐIỆN TỬ - TIN HỌC … a & b … ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ RFID VÀ MODULE GSM/GPRS VÀO HỆ THỐNG NGÔI NHÀ THÔNG MINH GVHD: LƯU VĂN ĐẠI SVTH : TRỊNH CÔNG PHI (308101198) PHẠM CÔNG TUẤN (308101238) NGUYỄN MINH TÚ (308111121) LÊ BÁ TOÀN (308111101) TP. HCM, THÁNG 6 NĂM 2014 TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG KHOA ĐIỆN TỬ - TIN HỌC … a & b … ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ RFID VÀ MODULE GSM/GPRS VÀO HỆ THỐNG NGÔI NHÀ THÔNG MINH GVHD: LƯU VĂN ĐẠI SVTH : TRỊNH CÔNG PHI (308101198) PHẠM CÔNG TUẤN (308101238) NGUYỄN MINH TÚ (308111121) LÊ BÁ TOÀN (308111101) TP. HCM, THÁNG 6 NĂM 2014 v MỤC LỤC Trang PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN i NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG GIÁM KHẢO ii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iv MỤC LỤC v DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT x DANH SÁCH BẢNG BIỂU xi DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ xii LỜI MỞ ĐẦU xv CHƯƠNG 1 DẪN NHẬP 1 1.1 Đặt vấn đề 1 1.2 Mục đích đề tài 2 1.3 Giới hạn đề tài 2 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID 3 2.1 Công nghệ RFID 3 2.2 Các khái niệm cơ bản trong hệ thống RFID 3 2.2.1 Sóng 3 2.2.2 Tần số thấp LF 5 2.2.3 Tần số cao HF 5 2.2.4 Tần số siêu cao UHF 5 2.3 Hệ thống RFID 5 2.3.1 Các bộ phận của hệ thống RFID 5 2.3.2 Nguyên tắc hoạt động của hệ thống RFID 7 2.3.3 Một số chuẩn về RFID 8 vi 2.3.4 Tần số hoạt động của RFID 10 2.4 Những đặc trưng cơ bản của hệ thống RFID 10 2.4.1 Các thành phần cơ bản của hệ thống RFID 10 2.4.2 Thẻ RFID 11 2.4.2.1 Giới thiệu tổng quát thẻ RIFD 11 2.4.2.2 Phân loại thẻ RFID 12 2.4.2.3 Các dạng cấu trúc của thẻ RFID 16 2.4.3 Đầu đọc 19 2.4.3.1 Dòng dữ liệu trong một ứng dụng của hệ thống RFID 19 2.4.3.2 Các thành phần của bộ đọc 20 2.5 Sự mã hoá (Coding) và sự điều biến (Modulation) 21 2.5.1 Truyền thông số 21 2.5.2 Các dạng mã hoá 22 2.5.3 Tính bảo mật trong hệ thống RFID 22 2.6 Ưu nhược đểm của hệ thống RFID 24 2.6.1 Ưu điểm 24 2.6.2 Nhược điểm 25 CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ TIN NHẮN, TẬP LỆNH AT VÀ MODULE SIM900 26 3.1 Mạng thông tin di động toàn cầu (GSM) 26 3.1.1 Định nghĩa GSM 26 3.1.2 Các mạng điện thoại GSM ở Việt Nam 26 3.1.3 Công nghệ của mạng GSM 26 3.1.4 Công nghệ CDMA 26 3.2 Cấu trúc cơ bản của mạng điện thoại di động 27 3.2.1 Băng tần GSM 900 MHz 27 3.2.2 Băng tần GSM 1800 MHz 28 vii 3.3 Các thành phần của mạng điện thoại di động 28 3.3.1 Mạng điện thoại di động GSM 28 3.3.2 Máy cầm tay MS (Mobile Station) 29 3.3.3 Ý nghĩa số IMEI 29 3.3.4 Ý nghĩa số SIM 30 3.3.5 Số thuê bao IMSI 30 3.4 Tổng quan về tin nhắn SMS, module SIM900A & tập lệnh AT 31 3.4.1 Tổng quan về tin nhắn SMS 31 3.4.2 Tổng quan về module SIM900A 31 3.4.2.1 Giới thiệu module SIM900A 31 3.4.2.2 Đặc điểm của module SIM900A 31 3.4.2.3 Khảo sát sơ đồ chân và chức năng của từng chân 34 3.4.2.4 Kết nối giữa module SIM900A và vi điều khiển 36 3.4.3 Khảo sát tập lệnh AT 36 3.4.3.1 Chế độ nghỉ 37 3.4.3.2 Chế độ nghỉ chuyễn sang chế độ hoạt động bình thường 38 3.4.3.3 Khởi tạo cấu hình mặc định cho module SIM900A 39 3.4.3.4 Thực hiện cuộc gọi 41 3.4.3.5 Nhận cuộc gọi đến 43 3.4.3.6 Gửi tin nhắn 44 3.4.3.7 Đọc tin nhắn 46 3.4.3.8 Các lệnh thiết lập và cài đặt cho tin nhắn SMS 47 CHƯƠNG 4 TỔNG QUAN VỀ PIC 16F887 VÀ PIC 18F4620 48 4.1 Tổng quan về Pic 16F887 48 4.1.1 Sơ đồ và hình dạng thực tế 48 4.1.2 Một số thông tin về vi điều khiển Pic 16F887 49 4.1.3 Sơ đồ khối vi điều khiển Pic 16F887 50 viii 4.1.4 Tổ chức bộ nhớ 51 4.1.4.1 Bộ nhớ chương trình 51 4.1.4.2 Bộ nhớ dữ liệu 52 4.2 Tổng quan về Pic 18F4620 54 4.2.1 Đặc tính kỹ thuật 54 4.2.2 Sơ đồ khối 55 4.2.3 Nguồn dao động 55 4.2.4 Các cổng xuất nhập của Pic18F4620 60 4.2.4.1 PORTA 61 4.2.4.2 PORTB 61 4.2.4.3 PORTC 62 4.2.4.4 PORTD 62 4.2.4.5 PORTE 62 4.2.5 Giao tiếp nối tiếp 63 4.3 Giao thức SPI 65 4.3.1 Giới thiệu 65 4.3.2 Kỹ thuật SPI 66 4.3.2.1 BUS SPI 66 4.3.2.2 SPI là giao thức đồng bộ 66 4.3.2.3 SPI là giao thức chủ-tớ 67 4.3.2.4 SPI là giao thức trao đổi dữ liệu 68 4.3.3 SPI trong vi điều khiển Pic 69 CHƯƠNG 5 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 70 5.1 Sơ đồ hệ thống 70 5.2 Sơ đồ nguyên lý 71 5.3 Sơ đồ khối nguồn 72 5.4 Sơ đồ khối hiển thị 74 ix 5.5 Sơ đồ khối xử lý trung tâm MCU 75 5.6 Sơ đồ khối Reader RF 76 5.7 Sơ đồ khối module Sim900A 79 5.8 Sơ đồ khối điều khiển động cơ và điều khiển thiết bị 80 5.7.1 Khối điều khiển động cơ 80 5.7.2 Khối điều khiển thiết bị 82 5.9 Sơ đồ khối cảm biến nhiệt độ 83 CHƯƠNG 6 Lưu đồ giải thuật 85 6.1 Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển Pic 16887 (Master) 85 6.2 Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển Pic 18F4620 (Slave) 86 CHƯƠNG 7 KẾT LUẬN 87 7.1 Kết luận đề tài 87 7.2 Ưu điểm và nhược điểm đề tài 87 7.2.1 Ưu điểm 87 7.2.2 Nhược điểm 88 7.3 Hướng phát triển đề tài 88 TÀI LỆU THAM KHẢO 89 PHỤ LỤC 90 xi DANH SÁCH BẢNG BIỂU Trang Bảng 2.1: Một số chuẩn trên thế giới cho RFID 9 Bảng 2.2: Các dải tần số hoạt động của hệ thống RFID 10 Bảng 2.3: So sánh thẻ thụ động và thẻ tích cực 14 Bảng 3.1: Các lệnh thiết lập và cài đặt cho tin nhắn SMS 47 Bảng 4.1: Thanh ghi Status 52 Bảng 4.2: Đặc tính kỹ thuật PIC 18F4620 54 Bảng 5.1: Chức năng các chân của EM4095 77 xii DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 2.1: Các thành phần của sóng 4 Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống RFID 6 Hình 2.3: Hệ thống giám sát bằng RFID 7 Hình 2.4: Trao đổi thông tin giữa thẻ và đầu đọc 7 Hình 2.5: Transponder và Reader là hai thành phần chính của hệ thống RFID 10 Hình 2.6: Hình dạng của một transponder điển hình 11 Hình 2.7: Cấi trúc bên trong một transponder 12 Hình 2.8: Sơ đồ khối của một thẻ thụ động 13 Hình 2.9: Cấu trúc bên trong của glass transponder 17 Hình 2.10: a)Các dạng cấu trúc khác nhau của disk transpoder 17 Hình 2.10: b) Cấu trúc của glass transponder 17 Hình 2.11: Dạng thẻ nhựa sản phẩm của Philips Electronics 18 Hình 2.12: Transponder dạng key, sả phẩm của Intermarketing 18 Hình 2.13: Transponder dạng thẻ không tiếp xúc 18 Hình 2.14: Thẻ RFID dạng coil-on-chi 19 Hình 2.15: Nguyên lý Master – Slave giữa phần mềm ứng dụng reader, transponder 20 Hình 2.16: Dữ liệu và dòng dữ liệu trong hệ thống truyền thông số 21 Hình 2.17: Mã Manchester 22 Hình 2.18: Thủ tục xác nhận sự đối xứng 24 Hình 3.1: Mô hình mạng điện thoại di động 27 Hình 3.2: Băng tần GSM 900MHz và băng tần GSM 1800MHz 28 Hình 3.3: Mạng điện thoại di động GSM 28 Hình 3.4: IMEI: Số nhận dạng thiết bị di động quốc tế 29 Hình 3.5: ý nghĩa số SIM 30 xiii Hình 3.6: ý nghiã số thuê bao IMSI 30 Hình 3.7: Module Sim900 31 Hình 3.8: Sơ đồ chân của Module Sim900A 34 Hình 3.9: Kết nối giữa Breakout SIM900 và Vi điều khiển 36 Hình 3.10: Chuyển từ chế hoạt động bình thường sang chế độ nghỉ 37 Hình 3.11: Đưa module trở về trạng thái hoạt động 38 Hình 3.12: Khởi tạo cấu hình mặc định cho module sim 900A 39 Hình 3.13: Thực hiện cuộc gọi 41 Hình 3.14: Nhận cuộc gọi 43 Hình 3.15: Gửi tin nhắn 44 Hình 3.16: Đọc tin nhắn từ 2 vùng nhớ 1 và 2 trong SIM 46 Hình 4.1: Sơ đồ chân Pic16F887 48 Hình 4.2: Hình dạng thực tế của Pic16F887 48 Hình 4.3: Sơ đồ khối vi điều khiển Pic 16F887 50 Hình 4.4: Bộ nhớ chương trình của vi điều khiển Pic 16F887 51 Hình 4.5: Các bank thanh ghi trong bộ nhớ dữ liệu của vi điều khiển PIC16F887 53 Hình 4.6: Hình dạng PIC 18F4620 54 Hình 4.7: Sơ đồ khối Pic 18F4620 55 Hình 4.8: Bộ nhớ chương trình Pic 18F4620 56 Hình 4.9: Bộ nhớ dữ liệu Pic 18F4620 57 Hình 4.10: Giao diện cơ bản của giao tiếp SPI 67 Hình 4.11: Sơ đồ nguyên lý của khối SPI tích hợp trong vi điều khiển Pic 69 Hình 5.1: Sơ đồ khối hệ thống 70 Hình 5.2: Sơ đồ khối nguồn 72 Hình 5.3: Sơ đồ khối hiển thị 74 Hình 5.4: Sơ đồ khối xử lý trung tâm MCU 76 Hình 5.5: Sơ đồ khối giao tiếp EM4095 76 [...]... công Ứng dụng công nghệ RFID và module GSM/ GPRS vào hệ thống ngôi nhà thông minh 1 Chương 1 Mở đầu 1.2 Mục đích của đề tài: Đồ án được nghiêm cứu, khào sát và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến thức đã được học trong nhà trường thiết kế và tạo ra hệ thống ngôi nhà thông minh kết hợp với ứng dụng của công nghệ RFID và module GSM/ GPRS một cách hoàn chỉnh Đầu tiên là để hoàn thành nhiệm vụ do nhà. .. nghi van minh và hiện đại Hai trong những ứng dụng rất nổi bật của cộng nghệ điện tử là kỹ thuật nhận dạng tự động và kỹ thuật báo động điện tử Các công nghệ nhận dạng tự động như: các mã vạch, các thẻ thông minh, công nghệ sinh trắc học, nhận dạng đặc trưng quang học và nhận dạng tần số vô tuyến RFID Các thiết bị báo động điện tử như: hệ thống báo cháy, hệ thống báo trộm bằng chuông, hệ thống đóng... 1GHz, hệ thống UHF RFID thụ thóng thường sử dụng tại tần số 915 MHz ở Hoa Kỳ và tại tần số 868 MHz ở các nước Châu Âu Còn hệ thống UHF RFID tích cực hoạt động tại tần số 315 MHz và 433 MHz Và vì vậy hệ thống UHF RFID sử dụng được cả 2 loại thẻ tích cực và thụ động và có thể đạt được tốc độ truyền dữ liệu khá nhanh giữa thẻ và tthiết bị đọc thẻ 2.3 Hệ thống RFID: 2.3.1 Các bộ phận của hệ thống RFID: Hệ thống. .. hoặc sai mật khẩu 2 Chương 2 Tổng quan về công nghệ RFID CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID 2.1 Công nghệ RFID: Công nghệ RFID là công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến, cho phép một thiết bị đọc thông tin chứa trong chip không cần tiếp xúc trực tiếp ở khoảng cách xa, không thực hiện bất kỳ giao tiếp vật lý nào hoặc giữa hai vật không nhìn thấy Công nghệ này cho ta phương pháp truyền, nhận... theo học ngành điện tử - viễn thông, bản thân cũng có những mong ước được góp một phần công sức cho xã hội bằng những việc làm có ý nghĩa thực tế Từ những kiến thức đã được truyền đạt sau ba năm theo học tại trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng, cùng sự phát triển công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, đề tài tốt nghiệp: Ứng dụng công nghệ RFID và module GSM/ GPRS vào hệ thống ngôi nhà thông minh Đề tài... một vài tín hiệu thông tin mang theo Công nghệ RFID chủ yếu dùng 3 loại tần số là: tần số thấp LF, tần số cao HF, tần số siêu cao UHF Còn lại tần số rất cao VHF thì chưa thấy có hệ thống RFID sử dụng 4 Chương 2 Tổng quan về công nghệ RFID 2.2.2 Tần số thấp LF: Là các tần số nằm trong khoảng giữa 30 KHz đến 300 KHz, hệ thống RFID thông thường chỉ sử dụng trong phạm vi từ 125 KHz tới 134 KHz Hệ thống RFID. .. của hệ thống RFID: 2.4.1 Các thành phần cơ bản của hệ thống RFID: Một hệ thống RFID không thể thiếu 2 thành phần quan trọng cấu tạo nên là: − Thẻ RFID (Transponder ) − Đầu đọc (Reader) Hình 2.5: Transponder và Reader là hai thành phần chính của hệ thống RFID 10 Chương 2 Tổng quan về công nghệ RFID Thẻ RFID là thành phần luôn gắn lên đối tượng cần nhận dạng Nó bao gồm một ăngten kết nối với đầu đọc và. .. Sơ đồ hệ thống RFID 6 Chương 2 Tổng quan về công nghệ RFID Hình 2.3: Hệ thống giám sát bằng RFID 2.3.2 Nguyên tắc hoạt động của hệ thống RFID: Để hiểu được làm cách nào một thẻ RFID có thể truyền thông tin tới đầu đọc về sự có mặt của nó và các đặc điểm nhận dạng, hãy quan sát minh họa trong hình 2.3 Trong hình này, đầu đọc truyền tín hiệu Radio với tần số và khoảng thời gian (thường là khoảng vài trăm... thống RFID: Hệ thống RFID bao gồm: Thẻ RFID (Transponder hay Tag): Đây là bộ phận quan trọng cấu thành lên hệ thống RFID và được sử dụng trong tất cả các hệ thống RFID Bộ đoc (Reader): Cùng với thẻ thì nó cũng là bộ phận không thể thiếu trong hệ thống RFID Reader Angten: Là thành phần bắt buộc Một vài reader hiện hành ngày nay cũng đã có sẵn anten 5 Chương 2 Tổng quan về công nghệ RFID Mạch điều khiển... (actuator) và bảng tín hiệu điện báo (annunciator): Những thành phần này hỗ trợ nhập và xuất của hệ thống Máy chủ và hệ thống phần mềm: Về mặt lý thuyết, một hệ thống RFID có thể hoạt động độc lập không có thành phần này Thực tế, một hệ thống RFID gần như không có ý nghĩa nếu không có thành phần này Cơ sở hạ tầng truyền thông: là thành phần bắt buộc, nó là một tập gồm cả hai mạng có dây và không dây và các