Đang tải... (xem toàn văn)
MẠNG PHỨC HỢP SUB-GHZ TRONG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN (có code và sơ đồ mạch) MẠNG PHỨC HỢP SUB-GHZ TRONG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN (có code và sơ đồ mạch) MẠNG PHỨC HỢP SUB-GHZ TRONG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN (có code và sơ đồ mạch) MẠNG PHỨC HỢP SUB-GHZ TRONG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN (có code và sơ đồ mạch) MẠNG PHỨC HỢP SUB-GHZ TRONG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN (có code và sơ đồ mạch)
MẠNG PHỨC HỢP SUB-GHZ TRONG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .VIII DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .IX DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT XI CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 GIỚI THIỆU 1.1.1 Tên đề tài 1.1.2 Lý chọn đề tài 1.1.3 Mục đích nghiên cứu 1.1.4 Giả thiết khoa học .2 1.1.5 Cơ sở phương pháp luận phương pháp nghiên cứu .2 CHƯƠNG NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1.1 Tìm hiểu PIC32MX250F128B 2.1.2 Tìm hiểu PIC16LF18325 2.1.3 Tìm hiểu SI4464 2.1.4 Tìm hiểu Telit UE866 3G module 10 2.1.5 Tìm hiểu giao tiếp UART 14 2.1.6 Tìm hiểu giao tiếp I2C .16 2.1.7 Tìm hiểu giao tiếp SPI 18 2.1.8 Quá trình truyền nhận module 21 2.1.9 Mã hóa XTEA 22 2.1.10 Chip nhớ 24AA16 24 2.2 SƠ ĐỒ KHỐI 25 2.3 SƠ ĐỒ GIẢI THUẬT 28 2.4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 35 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 37 3.1 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 37 3.2 MƠ HÌNH MƠ PHỎNG 37 CHƯƠNG KẾT LUẬN 38 4.1 KẾT LUẬN .38 4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN .38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 PHỤ LỤC 40 DANH MỤC CÁC HÌNH HÌNH 2-1: SƠ ĐỒ CHÂN PIC32MX [1] .3 HÌNH 2-2: SƠ ĐỒ ĐƠN GIẢN MCU [2] HÌNH 2-3: ĐƯỜNG DẪN CPU ĐƠN GIẢN [2] HÌNH 2-4: SƠ ĐỒ CHÂN PIC16LF18325 [3] .7 HÌNH 2-5: SƠ ĐỒ ĐƠN GIẢN GIAO TIẾP UART [2] 15 HÌNH 2-6: SƠ ĐỒ ĐƠN GIẢN GIAO TIẾP I2C [2] 17 HÌNH 2-7: TÍNH NĂNG SPI [2] 18 HÌNH 2-8: SƠ ĐỒ ĐƠN GIẢN GIAO TIẾP SPI [2] 19 HÌNH 2-9: GIAO TIẾP TỪ MASTER ĐẾN SLAVE [2] 20 HÌNH 2-10: QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHÂN DỮ LIỆU 21 HÌNH 2-11: SƠ ĐỒ MÃ HÓA XTEA 23 HÌNH 2-12: SƠ ĐỒ CHÂN 24AA16 [6] .24 HÌNH 2-13: SƠ ĐỒ KHỐI TOÀN HỆ THỐNG .25 HÌNH 2-14: SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT 25 HÌNH 2-15: SƠ ĐỒ KHỐI HOST BOARD .26 HÌNH 2-16: SƠ ĐỒ KHỐI CLIENT BOARD 27 HÌNH 2-17: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CỦA HOSTBOARD 28 HÌNH 2-18: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CỦA CLIENTBOARD 29 HÌNH 2-19: TRUYỀN DỮ LIỆU ĐI KHÁC NHAU 30 HÌNH 2-20: CHUYỂN DỮ LIỆU VỀ DỮ LIỆU GỐC .31 HÌNH 2-21: QUÁ TRÌNH NHẬN DỮ LIỆU CỦA CÁC MODULE .32 HÌNH 2-22: QUÁ TRÌNH TRUYỀN DỮ LIỆU GIỮA CÁC MODULE 33 HÌNH 2-23: SƠ ĐỒ GIAO THỨC GIAO TIẾP RF 34 HÌNH 2-24: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH CLIENT BOARD 35 HÌNH 2-25: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH HOST BOARD 36 Y HÌNH 3-1: KẾT QUẢ HIỂN THỊ TRÊN TERMINAL 37 HÌNH 3-2: KẾT QUẢ PHẢN HỒI TIN NHẮN 38 HÌNH 3-3: MƠ HÌNH MƠ PHỎNG THỰC TẾ .39 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU BẢNG 1: THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA PIC32MX250F128B [2] BẢNG 2: THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA PIC16LF18325 [3] BẢNG 3: CHỨC NĂNG CỦA CÁC LỆNH AT [5] 12 BẢNG 4: CÁC LỆNH ĐIỀU KHIỂN BẰNG TIN NHẮN .14 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ITU-T International Telecommunication Union - Transmission IEEE Institude of Electrical and Electronics Engineers AFC Auto Frequency Control AGC Automatic Gain Control USB OTG Universal Serial Bus On To Go SPI Serial Peripheral Interface I2C Inter-Intergrated Circuit GPIO General Purspose Input Output CDC Centers for Disease Control UART Universal Synchronous & Asynchoronous Serial Reveiver and Transmitter ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 1/78 CHƯƠNG 1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Giới thiệu 1.1.1 Tên đề tài - Mạng phức hợp SUB-GHz GSM điều khiển thiết bị 1.1.2 Lý chọn đề tài - Giảm thiểu số lượng dây dẫn - Không gây ảnh hưởng đến thiết bị khác cần lắp đặt - Có thể điều khiển người sử dụng không gần thiết bị - Tiết kiệm lượng, chi phí thấp 1.1.3 Mục đích nghiên cứu - SUB-GHz hoạt động dãy tần số 27 MHz đến 960 MHz, khoảng cách vài trăm mét (WIFI thông thường không làm điều này), tốc độ 500 kbps, phù hợp để điều khiển thu thập liệu cho thiết bị điện, lượng giá thành cho module thấp nhiều so với module GSM hay WIFI - GSM giúp điều khiển thiết bị người điều khiển xa Giá thành cao, lượng lớn - Kết hợp SUB-GHz GSM để giảm chi phí, giảm lượng, điều khiển linh động 1.1.4 Giả thiết khoa học - Ứng dụng công nghệ truyền liệu không dây vào ứng dụng điều khiển thiết bị điện, góp phần xây dựng hệ thống IoT Trước hạn chế khoảng cách của WIFI, việc điều khiển thiết bị điện cách xa đến hàng trăm met trở nên khó thực chi phí cao, cơng nghệ SUB-GHz của Mạng phức hợp SUB-GHz điều khiển thiết bị điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 2/78 Silab với ưu điểm lượng khoảng cách lên đến 300 m với chi phí thấp trở thành giải pháp thay WIFI 1.1.5 Cơ sở phương pháp luận phương pháp nghiên cứu - Việc sử dụng SUB-GHz lại kết nối internet WIFI, giải pháp cho vấn đề phối hợp SUB-GHz với công nghệ 3G Như vậy, giải pháp thay WIFI điều khiển thiết bị điện sự kết hợp SUB-GHz với 3G Hệ thống sẽ bao gồm thiết bị chính: Host Client Trong đó, Host đóng vai trò Router vừa kết nối - điều khiển thiết bị Client vừa kết nối internet Đây thiết bị trung gian tương tác người dùng với thiết bị điện cần điều khiển Client thiết bị sẽ gắn với thiết bị điện, đóng vai trò công tắc thiết bị kết nối đến Host CHƯƠNG 2.1 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI Cơ sở lý thuyết 2.1.1 Tìm hiểu PIC32MX250F128B - PIC32MX250F128B vi điều khiển của Microchip - Tốc độ 83MIPS@50 MHz - Dao động nội 48 MHz - USB OTG Mạng phức hợp SUB-GHz điều khiển thiết bị điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 3/78 Hình 2-1: Sơ đồ chân PIC32MX [1] Lõi MCU bao gờm tính RISC MIPS32 M4K lõi 32 bit Một chu kỳ ALU Đường ống dẫn gia đoạn 32 bit địa 32 bit data buses Tập lệnh tương thích MIPS32 Mạng phức hợp SUB-GHz điều khiển thiết bị điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 63/78 if(EE24AA_ReadByte(addr+UID_LEN+NAME_LEN)=='1') ABuf.Data[ABuf.Len++]='1'; else ABuf.Data[ABuf.Len++]='0'; ABuf.Data[ABuf.Len++]='\r'; ABuf.Data[ABuf.Len++]='\n'; count++; } if(count==5) { App_SMS_Debug(); count=0; } } if(count>0) App_SMS_Debug(); return 1; // Complete } return 0; // Bad command } // bool USSD_Command() // { // USSD *100*abcdef# if(Cmp(&SMS.Text[0], "USSD ", 5))// Check "USSD " command { ABuf.Len=Copy_Str((uint8_t *) "AT+CUSD=1,\"", &ABuf.Data[0]); ABuf.Len+=Copy_Str(&SMS.Text[5], &ABuf.Data[ABuf.Len]); ABuf.Len+=Copy_Str((uint8_t *) "\"\r", &ABuf.Data[ABuf.Len]); UE866_Send_Cmd(ABuf.Data); Mạng phức hợp SUB-GHz điều khiển thiết bị điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 64/78 if(UE866_Get_USSD()) { uint16_t i=0; App_Buffer_Clear(); for(i=0, ABuf.Len=0; i=160)||(i==(UEBuf.Len.Pre-1))) App_SMS_Debug(); } } else { ABuf.Len=Copy_Str((uint8_t *) "USSD: Mang ban", &ABuf.Data[0]); App_SMS_Debug(); } return 1; // Complete } return 0; // Bad command } // task_t UE_Tasks(uint8_t state) // { UEBuf.Len.Prv=0; // Reset buffer counter Tick_Reset(t); while(1) { ClrWdt(); Mạng phức hợp SUB-GHz điều khiển thiết bị điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 65/78 switch(state) { case 0: if(UE866_Get_Resp_NoTout()) state=1; // Data received is saved in UEBuf buffer break; case 1:// Process data if(Cmp(&UEBuf.Data[0], "\r\nRING\r\n", 6)) state=2; else if(Cmp(&UEBuf.Data[0], "\r\n+CMT: ", 8)) state=3; else state=0xFF; break; case 2:// Close the current conversation UE866_Send_Cmd("ATH\r"); state=0xFF; break; case 3:// SMS process if(Get_SMS_Info(&UEBuf.Data[0], &SMS)) { if(SMS_Check_Activation()) state=0xFF; else state=4; } else state=0xFF; UE866_Buffer_Clear(); break; case 4:// Check phone Mạng phức hợp SUB-GHz điều khiển thiết bị điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 66/78 if(Cmp(&SMS.Phone[0], Admin.Phone, 11)) state=5; else state=0xFF; break; case 5:// Check Add device if(Add_Device()) state=0xFF; else state=6; break; case 6: if(Remove_Device()) state=0xFF; else state=7; break; case 7: if(Device_On()) { si_task=3; return SI_PROCESS; } else state=8; break; case 8: if(Device_Off()) { si_task=3; return SI_PROCESS; } Mạng phức hợp SUB-GHz điều khiển thiết bị điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 67/78 else state=9; break; case 9: if(Device_State()) state=0xFF; else state=10; break; case 10: USSD_Command(); default: UE866_Buffer_Clear(); return DEFAULT; } } } // // // task_t Device_Config() // { uint8_t i; uint8_t state=2; Tick_Reset(t); while(1) { Mạng phức hợp SUB-GHz điều khiển thiết bị điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 68/78 ClrWdt(); if(Tick_Is_Over_Ms(t, 250)) STT_LED_Toggle(); switch(state) { case 1: if(UsBuf.data[UsBuf.len-1]!='\r')// Check carry return { usb_cdc_puts((uint8_t *) "\r\nMissing 0x0D\r\n"); state=0; } else state=2; break; case 2: if((first_cmd==0)&&Cmp(&UsBuf.data[0], "$$$\r", 4)) { usb_cdc_puts((uint8_t *) "\r\nDevice Setting Mode\r\n"); first_cmd=1; config_mode=1; state=0; } else if(first_cmd) { if(Cmp(&UsBuf.data[0], "PHONE ", 6)) state=3; else if(Cmp(&UsBuf.data[0], "PIN ", 4)) state=4; else if(Cmp(&UsBuf.data[0], "RESTORE", 7)) state=5; else if(Cmp(&UsBuf.data[0], "REBOOT", 6)) state=6; else if(Cmp(&UsBuf.data[0], "INFO", 4)) state=7; else if(Cmp(&UsBuf.data[0], "CSQ?", 4)) state=10; Mạng phức hợp SUB-GHz điều khiển thiết bị điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 69/78 else if(Cmp(&UsBuf.data[0], "EEPROM", 6)) state=12; else if(Cmp(&UsBuf.data[0], "KICHHOAT ", 6)) state=13; else if(Cmp(&UsBuf.data[0], "THEM ", 5)) state=14; else if(Cmp(&UsBuf.data[0], "XOA ", 4)) state=15; else if(Cmp(&UsBuf.data[0], "BAT ", 4)) state=16; else if(Cmp(&UsBuf.data[0], "TAT ", 4)) state=17; else if(Cmp(&UsBuf.data[0], "TRANGTHAI", 9)) state=18; else if(Cmp(&UsBuf.data[0], "USSD ", 5)) state=19; else { usb_cdc_puts((uint8_t *) "\r\nBad command\r\n"); state=0; } } else if(Cmp(&UsBuf.data[0], "RFTEST", 6)) { si_task=3; usb_cdc_puts((uint8_t *)"\r\nRF Test\r\n"); return SI_PROCESS; } else return DEFAULT; break; case 3: if(UsBuf.len==17)// Phone number is 10 digits { // PHONE 0902603775\r UsBuf.data[16]=0x00; EE24AA_Write_nByte(ADMIN_PHONE, 11, &UsBuf.data[6]); state=8; Mạng phức hợp SUB-GHz điều khiển thiết bị điện ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 70/78 } else if(UsBuf.len==18)// Phone number is 11 digits { // PHONE 01264065049\r EE24AA_Write_nByte(ADMIN_PHONE, 11, &UsBuf.data[6]); state=8; } else state=9; break; case 4: if(UsBuf.len==9)// "PIN 1234\r" length=9 { EE24AA_Write_nByte(ADMIN_PIN, 4, &UsBuf.data[4]); state=8; } else state=9; break; case 5:// Restore default for(i=0; i