ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ Xây dựng hệ thống điều khiển, giám sát hành trình và cảnh báo giao thông với Thiết bị định vị GPS/GPRS
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
Đầu tiên, nhóm sinh viên (Lê Công Phú – Huỳnh Nhựt Phong) thực hiện đồ án tốt nghiệp khóa 2010 gửi lời cám ơn chân thành đến thầy Huỳnh Xuân Dũng đã nhiệt tình hướng dẫn, theo sát nhóm thực hiện đề tài trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp “Xây dựng hệ thống điều khiển, giám sát hành trình và cảnh báo
giao thông với Thiết bị định vị GPS/GPRS”. Với sự nỗ lực của bản thân, đầu tư công sức, thời gian và sự giúp đỡ của thầy nhóm đã hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp.
MỤC LỤC
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT --------------------------------------------------------4
DANH SÁCH CÁC BẢNG ------------------------------------------------------------------5
DANH SÁCH CÁC HÌNH -------------------------------------------------------------------6
PHẦN A : NỘI DUNG -----------------------------------------------------------------------8
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN ----------------------------------------------------------------8
1.1. Giới thiệu về đề tài xây dựng hệ thống điều khiển, giám sát hành trình và cảnh báo giao thông:.........................................................................................8
1.1.1. GPS hệ thống định vị toàn cầu là gì ?.....................................................8
1.1.2. Giới thiệu về GSM ..................................................................................9
1.1.3. Sơ lược về GPRS ....................................................................................9
1.2. Giới hạn của đề tài .......................................................................................9
1.3. Kế hoạch thực hiện ......................................................................................9
1.4. Những chi tiết đã hoàn thành ...................................................................10
CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC ỨNG DỤNG----------------------- 11
2.1. Ứng dụng GSM của Module SIM548C ...................................................11
2.1.1. Sử dụng ứng dụng GSM cho dịch vụ GPRS ..........................................11
2.1.2. Khởi tạo cho ứng dụng GSM: ...............................................................11
2.1.4. Truyền nhận gói tin giữa module Sim548C và Server. ........................17
2.2. Ứng dụng GPS của module SIM548C. .......................................................19
2.2.1. Chuẩn giao tiếp NMEA. ...........................................................................20
2.2.2. Dữ liệu đầu ra ...........................................................................................20
2.3. Ứng dụng của CSDL SQL SERVER theo kiểu Client/Server ..............22
2.4. Ứng dụng Client – Server .........................................................................29
2.5. Ứng dụng của máy chủ ảo (VPS) .............................................................31
2.5.1. Giới thiệu ..............................................................................................31
2.5.2. Đặc điểm ...............................................................................................32
2.5.3. Chức năng .............................................................................................32
2.6. Ứng dụng Google Map API ......................................................................33
Giới thiệu ASP.NET ..................................................................................33
CHƯƠNG 3 : CÁC LINH KIỆN CHÍNH ĐƯỢC SỬ DỤNG ------------------------ 35
3.1. Cấu trúc của vi điều khiển dsPic30F4011 ...............................................35
3.1.1. Các cổng vào ra I/O Port.......................................................................35
3.1.2. Ngắt và cơ chế ngắt...............................................................................37
3.1.3. Các bộ định thời ....................................................................................38
3.2. MODULE SIM548.....................................................................................41
3.2.1. Module Sim548 và các thiết bị kèm theo .............................................41
3.2.2. Phần cứng Module SIM548C ...............................................................43
3.2.3. Phần cứng GPS của Module SIM548C ................................................55
CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ---------------------------------------------- 59
4.1. Sơ đồ khối ...................................................................................................59
4.2. Lưu đồ giải thuật .......................................................................................60
4.3. Sơ đồ nguyên lý ..........................................................................................61
CHƯƠNG 5 : CHẠY VÀ THỬ NGHIỆM ---------------------------------------------- 62
5.1. Mạch Module SIM548C và dsPic30F4011 đã hoạt động tốt .................62
5.2 Socket Server và SqlServer.......................................................................63
5.3. WebServer ..................................................................................................64
CHƯƠNG 6 : KẾT LUẬN --------------------------------------------------------------- 66
6.1. Hướng phát triển .......................................................................................66
6.2. Tổng kết ......................................................................................................66
PHỤ LỤC MÃ NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH --------------------------------------- 67
7.1. Mã nguồn vi điều khiển.............................................................................67
7.2. Mã nguồn Socket CSharp (Winform)......................................................80
7.3. Mã nguồn truy vấn cho SQL Server ........................................................84
7.4. Mã nguồn WebServer ...............................................................................85
7.4.1. Mã nguồn trang đăng nhập ...................................................................85
7.4.2. Mã nguồn chuyển đổi tọa độ và xem lại quá trình di chuyển...............85
7.4.3. Mã nguồn đổi mật mã ...........................................................................93
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
CR Carriage return
LF Line Feed
MT Mobile Terminal
TE Terminal Equipment
GPRS General Packet Radio Service TCP Transmition Control Protocol IP Internet Protocol
ISP Internet Service Provider
CSDL Cơ sở dữ liệu
CSDLQH Cơ sở dữ liệu quan hệ
CHƯƠNG 2
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Các chuẩn đầu ra ................................................................................... 20
Bảng 2.2. Giao thức RM ....................................................................................... 21
CHƯƠNG 3
Bảng 3.1. Chi tiết các chân của Module SIM548C ............................................... 47
Bảng 3.3. Thứ tự chân SIM card .......................................................................... 54
Bảng 3.4. Trạng thái chân STATUS .................................................................... 54
Bảng 3.5. Các chân dành cho ứng dụng GPS ....................................................... 55
DANH SÁCH CÁC HÌNH
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
Hình 1.1. Vệ tinh GPS................................................................................................ 7
Hình 1.2. Hệ thống kết nối của mạng GSM ............................................................... 8
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC ỨNG DỤNG
Hình 2.1. Chuyển từ chế độ bình thường sang chế độ nghỉ (sleep mode) ............... 10
Hình 2.2. Đưa module trở về trạng thái hoạt động .................................................. 11
Hình 2.3. Khởi tạo cấu hình mặc định cho module SIM548 ................................... 12
Hình 2.4. Thiết lập kết nối ....................................................................................... 15
Hình 2.5. Ứng dụng kiểu Client/Server .................................................................. 17
Hình 2.6. Đăng nhập SQLServer ............................................................................. 23
Hình 2.7. Tạo một Database..................................................................................... 24
Hình 2.8. Đặt tên cho Database................................................................................ 25
Hình 2.9. Tạo New Table ......................................................................................... 26
Hình 2.10. Khởi tạo các cột...................................................................................... 27
Hình 2.11. Edit Top.................................................................................................. 27
Hình 2.12. Hoàn thành bảng .................................................................................... 28
Hình 2.13. Ứng dụng Client – Server (TCP) ........................................................... 29
Hình 2.14. Ứng dụng Client – Server (UDP)........................................................... 30
Hình 2.15. Giao diện của máy chủ ảo ...................................................................... 31
CHƯƠNG 3: CÁC LINH KIỆN CHÍNH ĐƯỢC SỬ DỤNG
Hình 3.1. Các cổng I/O của dsPic30F4011 .............................................................. 35
Hình 3.2. Sơ đồ khối của một cổng I/O dùng chung với ngoại vi khác................... 36
Hình 3.3. Các vector bẫy lỗi..................................................................................... 37
Hình 3.4. Sơ đồ khối của Timer 1 ............................................................................ 39
Hình 3.5. Sơ đồ khối Timer 2................................................................................... 40
Hình 3.6. Module SIM548C..................................................................................... 4
Hình 3.7. Các thiết bị kèm theo................................................................................ 42
Hình 3.8. Các chân của Module Sim548C ............................................................... 43
Hình 3.9. Dùng chân PWMRKEY để bật ứng dụng GSM ..................................... 48
Hình 3.10. Dùng chân PWRKEY để tắt ứng dụng GSM......................................... 50
Hình 3.11. Chuẩn giao tiếp nối tiếp của SIM548.................................................... 52
Hình 3.12. Kết nối SIM card 6 chân ........................................................................ 53
Hình 3.13. Cấu tạo đế SIM card 6 chân .................................................................. 53
Hình 3.14. Kết nối với chân NETLIGHT ............................................................... 54
Hình 3.15. Bật ứng dụng GPS................................................................................. 56
Hình 3.16. Kết nối với chân VRTC ........................................................................ 56
Hình 3.17. Kết nối với chân RESET ....................................................................... 57
CHƯƠNG 5: CHẠY VÀ THỬ NGHIỆM
Hình 5.1. Mặt trước của Board mạch ....................................................................... 61
Hình 5.2. Mặt sau của Board mạch. ......................................................................... 62
Hình 5.3. Socket Server. .......................................................................................... 63
Hình 5.4. Trang đăng nhập chính của WebServer ................................................... 63
Hình 5.5. Trang giám sát hành trình ........................................................................ 64
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về đề tài xây dựng hệ thống điều khiển, giám sát hành trình và cảnh báo giao thông:
1.1.1. GPS hệ thống định vị toàn cầu là gì ?
GPS (Global Positioning System) là hệ thống xác định vị trí dựa trên vị trí của các vệ tinh nhân tạo. Trong cùng một thời điểm,ở một vị trí trên mặt đất nếu xác định được khoảng cách đến tối thiểu ba vệ tinh thì sẽ tính được được tọa độ của vị trí đó.
GPS là hệ thống định vị toàn cầu của Mỹ dựa trên một mạng lưới 24 quả vệ tinh được Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đặt trên quỹ đạo không gian.
Hình 1.1. Vệ tinh GPS
Các vệ tinh bay vòng quanh trái đất hai lần trong một ngày theo một quỹ đạo chính xác và phát tín hiệu thông tin xuống Trái Đất. Các máy thu GPS nhận được thông tin từ các vệ tinh và bằng phép tính lượng giác tính được vị trí của máy thu. Về bản chấ máy thu GPS so sánh thời gian tín hiệu được phát đi từ vệ tinh với thời gian nhận được chúng. Sai lệch về thời gian cho biết máy thu GPS ở cách vệ tinh bao xa.Máy thu phải nhận được tín hiệu của ít nhất ba vệ tinh để tính ra vị trí hai chiều (kinh độ và vĩ độ) và để theo dõi được chuyển động. Khi nhận được tín hiệu của ít nhất 4 vệ tinh thì máy thu có thể tính được vị trí ba chiều (kinh độ,vĩ độ và độ cao). Một khi vị trí của người dùng đã được tính thì máy thu GPS có thể tính các thông tin khác như tốc độ,hướng chuyển động,hành trình,quãng cách tới điểm đến,thời gian…..
1.1.2. Giới thiệu về GSM
GSM (Global System for Mobile Communication) là hệ thống thông tin di động toàn cầu. GSM là chuẩn giao tiếp phổ biến nhất cho điện thoại di động nhờ khả năng phủ sóng rộng khắp thế giới.
Hình 1.2. Hệ thống kết nối của mạng GSM
1.1.3. Sơ lược về GPRS
Dịch vụ gói vô tuyến gói chung GPRS (General Packet Radio Service) là một công nghệ mới nhằm cung cấp những dịch vụ gói IP đầu cuối tới đầu cuối qua mạng GSM, cho phép triển khai và cung cấp những ứng dụng internet vô tuyến cho một số lượng lớn người sử dụng dịch vụ viễn thông di động. GPRS được phát triển dựa trên nền tảng của hệ thống mạng GSM.
1.2. Giới hạn của đề tài
Chưa khai thác được hệ thống cảnh báo tin nhắn SMS từ Module
Đo dung lượng Pin hiển thị lên LCD.
Chưa có cảnh báo nhiệt độ.
Thiết bị được thi công và thiết kế chưa được nhỏ gọn vì các linh kiện
điện tử dán vẫn chưa được áp dụng một cách thuận tiện.
Độ trễ của tín hiệu dữ liệu GPS được truyền về Module SIM548 còn cao.
1.3. Kế hoạch thực hiện
Tìm hiểu chức năng GPS/GPRS, module SIM548, SQL Server, ASP.NET, C#.
Thiết kế board mạch giao tiếp dữ liệu GPS của SIM548 và truyền dữ
liệu qua mạng GSM thông qua giao thức GPRS.
Xây dựng phần mềm giao tiếp Socket bằng ngôn ngữ C#(Winform)
và hiển thị kết quả trên Google map thông qua WebServer ASP.NET
Xây dựng hệ thống xem lại, giám sát và cảnh báo tốc độ.
1.4. Những chi tiết đã hoàn thành
Board mạch giao tiếp dữ liệu GPS Phần mềm Socket
WebServer
CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC ỨNG DỤNG
2.1. Ứng dụng GSM của Module SIM548C
2.1.1. Sử dụng ứng dụng GSM cho dịch vụ GPRS
Giải thuật cho tập lệnh AT của module SIM548C trong các thao tác dùng
cho ứng dụng GPRS:
– Sơ lược về GPRS.
– Mô hình hệ thống thu thập dữ liệu qua GPRS.
– Sơ lược về GPRS server.
– Khởi tạo module SIM548C.
– Thiết lập kết nối GPRS giữa modem và server.
– Truyền nhận gói TCP giữa modem và server.
– Hủy kết nối GPRS giữa modem và server.
– Một số vấn đề về bảo mật và xây dựng ứng dụng GPRS dùng cho hệ thống
– Truyền nhận gói TCP giữa các modem.
– Kết hợp truyền nhận dữ liệu bằng cả hai phương pháp: GPRS và SMS.
2.1.2. Khởi tạo cho ứng dụng GSM:
Đưa module về chế độ nghỉ (sleep mode)
Hình 2.1. Chuyển từ chế độ bình thường sang chế độ nghỉ (sleep mode)
(1) AT+CFUN=0
Tắt hết mọi chức năng liên quan đến truyền nhận sóng RF và các chức năng liên quan đến SIM. module không còn được kết nối với mạng.
(2)
Chuỗi thông báo kết quả thực thi lệnh thành công, thông thường là sau 3 giây kể từ lúc nhận lệnh AT+CFUN=0.
(3) Chuyển trạng thái chân DTR từ mức 0 sang mức 1. Module hoạt động ở chế độ sleep mode.
Chuyển từ chế độ nghỉ sang chế độ hoạt động bình thường.
Hình 2.2. Đưa module trở về trạng thái hoạt động
(1) Đưa chân DRT chuyển từ mức 1 xuống mức 0
Module thoát khỏi chế độ sleep.
(2 AT+CFUN=1
Đưa module trở về chế độ hoạt động bình thường. (3) MT trả về chuỗi
(4) Module gửi tiếp chuỗi thông báo
Thời gian kể từ lúc nhận lệnh AT+CFUN=1
Khởi tạo cấu hình mặc định cho mode
Hình 5.2. Mặt sau của Board mạch.
5.2 Socket Server và SqlServer
Đã kết nối được với Client và nhận được chuỗi dữ liệu.
Đã gửi được chuỗi dữ liệu tới SQLServer bằng các câu lệnh truy vấn
(Query).
SqlServer đã lưu lại được các chuỗi dữ liệu GPS mà Socket đã gửi.
Hình 5.3. Socket Server.
5.3. WebServer
Tạ được trang đăng nhập chỉ cho phép người dùng có cả Username và
Password mới được vào Google Map.
Không thể truy xuất trực tiếp vào Google Map hoặc trang lien kết nếu như chưa đăng nhập.
Cho phép đổi mật khẩu trực tiếp mà không cần tác động đến SqlServer.
Cho phép theo dõi, giám sát hành trình và cảnh báo giao thông bằng các đính
ghim định vị trên GoogleMap.
Cho phép xem lại quá trình từ ngày bắt đầu cho tới kết thúc theo tùy chọn.
CHƯƠNG 6 : KẾT LUẬN
6.1. Hướng phát triển
Để có thể đưa ra một giải pháp tốt nhất để xây dựng một hệ thống quản lý các thiết bị và phương tiện giao thông chặc chẽ, thì cần phải kết hợp nhiều linh kiện và công nghệ để nhằm cải thiện tính ưu việt của hệ thống điều khiển, giám sát hành trình và cảnh báo giao thông như xe máy, xe tay ga, xe lửa và ô tô. Chẳng hạn, có thể kết hợp giữa Rờ le tắt máy và thiết bị thu phát sóng RF để làm ổ khóa tự động cho xe
máy hoặc có thể sử dụng thể nhớ SD để lưu các chuỗi dữ liệu khi Module SIM548C
không thể kết nối tới Server .v.v…
6.2. Tổng kết
Trong quá trình thực hiện nhóm sinh viên thực hiện đã rút ra được nhiều kinh nghiệm thực tiễn, tiếp thu được nhiều kiến thức từ kinh nghiệm thực hiện đồ án và sự truyền đạt của GVHD là thầy Huỳnh Xuân Dũng. Cùng với sự nỗ lực hết mình của cả nhóm và tìm tòi nghiên cứu để có được thành quả như mong muốn.
PHỤ LỤC MÃ NGUỒN CHƯƠNG TRÌNH
7.1. Mã nguồn vi điều khiển
#include<30F4011.h>
#fuses nowdt,put64,hs,pr,nocksfsm,wpsa512,wpsb16
#use delay(clock=12000000)
#use rs232(UART2,baud=4800,parity=N,bits=8,stream=GPS,errors)
#use rs232(UART1,baud=4800,parity=N,bits=8,stream=GSM,errors)
#define mo output_high(Pin_D0)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1].Giáo trình học tập môn Lập trình Vi Điều Khiển
[2] Hardware Design SIM548C_HD_V1.01 : Simcom
[3] AT Commands Set SIM548C_ATC_V1.00 : Simcom
[4] Bài giảng vật liệu linh kiện điện tử - Cô Bùi Thị Kim Chi [5] Giáo trình vi xử lý – Thầy Nguyễn Trọng Khanh [6].http://diendan.congdongcviet.com
[7]. http://www.picvietnam.com [8].http://yinyangit.wordpress.com [9]. http://www.datasheet4u.net/
[10]. http://nhatnghe.com/forum
[11]. http://www.shabdar.org/
[12]. http://spkt.net/
