THIẾT KẾ THIẾT BỊ CẢM BIẾN PHỤC VỤ ĐÈN ĐƯỜNG THÔNG MINH

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ THIẾT BỊ CẢM BIẾN PHỤC VỤ ĐÈN ĐƯỜNG THÔNG MINH Người hướng dẫn : PGS.TS TRẦN CÔNG HÙNG Người thực : NGUYỄN VĂN HON Lớp : 10040002 Khố THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2014 : 14 TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ THIẾT BỊ CẢM BIẾN PHỤC VỤ ĐÈN ĐƯỜNG THÔNG MINH Người hướng dẫn : PGS.TS TRẦN CÔNG HÙNG Người thực : NGUYỄN VĂN HON Lớp : 10040002 Khố THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2014 : 14 LỜI CẢM ƠN  Lời em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy hướng dẫn thực tập tốt nghiệp em, thầy Trần Công Hùng tạo điều kiện, động viên giúp đỡ em q trình hồn thành tập Trong suốt trình thực tập tốt nghiệp bận rộn công việc thầy giành nhiều thời gian tâm huyết việc hướng dẫn em Thầy cung cấp cho em nhiều hiểu biết ý tưởng để hoàn thành kỳ tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Điện Tử -Tử anh chị hướng dẫn tận tình giúp đỡ truyền đạt kiến thức để em hồn thành luận văn Cảm ơn tất bạn khóa nhiệt tình chia sẻ kinh nghiệm kiến thức quý báo giúp em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp Mặc dù em cố gắng hoàn thành luận văn với tất nỗ lực em , luận văn chắn không tránh khỏi thiếu sót Em kính mong q thầy tận tình bảo Cuối em xin gửi đến quý thầy cô lời chúc sức khỏe lời cảm ơn chân thành nhất! TP Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 12 năm 2014 Sinh viên Nguyễn Văn Hon CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học thầy PGS.TS Trần Công Hùng Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa cơng bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngồi ra, luận văn cịn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Trường đại học Tơn Đức Thắng khơng liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền tơi gây q trình thực (nếu có) TP Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 12 năm 2014 Sinh Viên Nguyễn Văn Hon TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ - CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc LỊCH TRÌNH LÀM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lớp: MSSV: Tên đề tài: Tuần / ngày Nội dung Xác nhận GVHD GV HƢỚNG DẪN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .VII DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VIII CHƢƠNG : GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI .1 1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI .1 1.2 PHƢƠNG PHÁP VÀ MƠ MÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN ĐƢỜNG HIỆN NAY 1.2.1 Giới thiệu trung tâm điều khiển đô thị 1.2.2 Các hệ thống chiếu sáng công cộng đƣợc áp dụng Việt Nam .2 CHƢƠNG : LÝ THUYẾT .5 2.1 LAUNCHPAD .5 2.1.1 Giới thiệu 2.1.2 Những hàm đƣợc dùng 2.2 BH1750 2.3 MODULE SIM900A .9 2.3.1 Giới thiệu Sim900A 2.3.2 Thông số kỹ thuật 2.3.3 Chân kết nối 10 2.3.4 Các bƣớc cấu hình Module sim dùng GPRS 11 2.4 RELAY 13 2.5 PHẦN MỀM 14 CHƢƠNG : THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG 16 3.1 THIẾT KẾ 16 3.2 SƠ ĐỒ KHỐI .17 3.3 KHỐI CLIENT 17 3.3.1 Sơ đồ dây Client .20 3.3.2 Code cho Client 20 3.4 KHỐI SERVER (WEB) 31 3.4.1 Quy trình hoạt động web 31 3.4.2 Trang chủ 33 3.4.3 Thông tin hệ thống 34 3.4.4 Mơ hình hệ thống 35 3.4.5 Thiết bị 36 3.4.6 Liên hệ .37 CHƢƠNG : KẾT LUẬN 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO .39 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình : Tiva C series TM4C123G Hình 2: Sơ đồ khối Tiva C Series LaunchPad Hình 3: BH1750 Hình : Module Sim 900A .9 Hình : Sơ đồ chân Module Sim900A 10 Hình : Module Relay .14 Hình : Mơ hình hệ thống 15 Hình 1: Mơ hình client-server .17 Hình : Mơ hình hoạt động Client 19 Hình 3 : Sơ đồ nối dây cho Client 20 Hình 4: Sơ đồ hoạt động Web .32 Hình : Trang chủ 33 Hình : Thông tin hệ thống 34 Hình : Khi đăng nhập 35 Hình : Mơ hình hệ thống 36 Hình 9: Thiết bị .37 Hình 10 : Liên hệ 37 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ADC Analog Digital Converter ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line ARM Advanced RISC Machine GSM Global System for Mobile Communication GPRS General Packet Radio Service PLC Power Line Communication PWM Pulse Width Modulation SRAM Stupid Pointless Annoying Messages EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory GPIO General-purpose input/output PC Personal Computer TX Transmitter RX Receiver HTTP HyperText Transfer Protocol TCP/IP Transmission Control Protocol / Internet protocol SMS Short Message Services ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 1/39 CHƢƠNG : GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Giới thiệu đề tài 1.1 Đề tài: “ Thiết kế thiết bị cảm biến phục vụ điều khiển đèn đƣờng thông minh ” Sự cần thiết đề tài : Việc xây dựng hệ thống quản lý tự động giúp ngƣời thi công giám sát dễ dàng hiệu hơn, phát sớm đèn không hoạt động trời sáng mà mở đèn , trời tối khơng mở để kịp thời sửa chữa Mặt khác, với mơ hình tiết kiệm đƣợc thời gian nguồn nhân lực nguồn chi phí khác… Mục đích đề tài: Xây dựng đƣợc mơ hình hệ thống đèn đƣờng thơng minh Mơ hình thành cơng mang lại nhiều lợi ích kinh tế cho đất nƣớc xã hội 1.2 Phƣơng pháp mơ điều khiển đèn đƣờng 1.2.1 Giới thiệu trung tâm điều khiển đô thị Hệ thống chiếu sáng công cộng hạng mục cơng trình hạ tầng kỹ thuật khơng thể thiếu đô thị Để đáp ứng đƣợc tốc độ phát triển đô thị, năm gần đô thị không ngừng đầu tƣ cải tạo xây dựng hệ thống chiếu sáng công cộng nhằm nâng cao chất lƣợng ánh sáng Trên giới, hầu hết đô thị loại vừa lớn đƣợc trang bị, lắp đặt nhiều trung tâm điều khiển cho hệ thống chiếu sáng thành phố nhằm phát huy hiệu cao công tác vận hành kiểm soát lƣới đèn Ở Việt Nam, thành phố Hà Nội đơn vị lắp đặt trung tâm điều khiển nƣớc – từ năm 1980, thành phố Hồ Chí Minh xây dựng trung tâm điều khiển chiếu sáng công cộng với quy mô điều khiển 12.000 điểm sáng Thiết Kế Thiết Bị Cảm Biến Phục Vụ Điều Khiển Đèn Đường Thông Minh SVTH: Nguyễn Văn Hon ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 25/39 UARTCharPut(UART0_BASE, '0'); UARTCharPut(UART0_BASE, ':'); UARTCharPut(UART0_BASE, ' '); int sumHigh,sumLow; sumHigh=sumLow=0; UARTSendS("\r\nHigh Byte= "); mask=0x80; for(k=7;k>=0;k ) { if((mask&pucData[0])==0) UARTCharPut(UART0_BASE,'0'); else { UARTCharPut(UART0_BASE,'1'); sumHigh=sumHigh+pow(2,k+8); } mask=mask>>1; } UARTSendS("\r\nLow Byte= "); mask=0x80; for(k=7;k>=0;k ) { if((mask&pucData[1])==0) UARTCharPut(UART0_BASE,'0'); else { UARTCharPut(UART0_BASE,'1'); sumLow=sumLow+pow(2,k); } mask=mask>>1; } UARTSendS("\r\nKet qua do= "); unsigned char result[100]; inttostring((sumHigh+sumLow)/1.2,result); UARTSendS(result); UARTSendS(" lux "); UARTCharPut(UART0_BASE, ' \r'); Thiết Kế Thiết Bị Cảm Biến Phục Vụ Điều Khiển Đèn Đường Thông Minh SVTH: Nguyễn Văn Hon ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 26/39 UARTCharPut(UART0_BASE, '\n'); SysCtlDelay(2000*ms); } } 3.3.2.2 Module sim 900A Vì module sim900A trao đổi liệu qua giao thức Uart nên ta phải khai báo lập trình Uart để MCU giao tiếp đƣợc với module sim900A  Bƣớc 1: cấu hình UART hàm InitUART()  Bƣớc 2: bật module sim900A Sim900on(void)  Bƣớc 3: có liệu cƣờng độ ánh sáng từ BH1750 ta gửi liệu qua module sim900A hàm connect(), sau module sim kết nối với server truyền liệu  Bƣớc 4: Khi truyền liệu lên server xong server trả lại lệnh điều khiển thiết bị thông qua module sim900A, module sim900A gửi lại vi điều khiển Tiva thông qua Uart intterupt uart UARTIntHandler() void InitUART() { SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_UART2); // mở chức UART2 SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOD); // mở port GPIO cho port D // chân PD6 cịn chức khác nên ta phải tắt chức HWREG(GPIO_PORTD_BASE + GPIO_O_LOCK) = GPIO_LOCK_KEY; HWREG(GPIO_PORTD_BASE + GPIO_O_CR) = 0X80; //mở chức uart cho chân D6, D7 GPIOPinConfigure(GPIO_PD6_U2RX); GPIOPinConfigure(GPIO_PD7_U2TX); GPIOPinTypeUART(GPIO_PORTD_BASE, GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7); // cấu hình chân PD6 Receive, PD7 transmit Thiết Kế Thiết Bị Cảm Biến Phục Vụ Điều Khiển Đèn Đường Thông Minh SVTH: Nguyễn Văn Hon ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 27/39 UARTConfigSetExpClk(UART2_BASE, 9600,(UART_CONFIG_WLEN_8 | UART_CONFIG_PAR_NONE)); SysCtlClockGet(), UART_CONFIG_STOP_ONE | IntMasterEnable(); UARTEnable(UART2_BASE); // mở chức interrupt cho UART2 IntEnable(INT_UART2); UARTIntEnable(UART2_BASE, UART_INT_RX | UART_INT_RT); } void UARTSendS(unsigned char*s) { while(*s!='\0') { UARTCharPut(UART2_BASE,*s); // gửi ký tự chuỗi qua module sim900 s++; } } void UARTIntHandler(void) // hàm xử lý ngắt có tín hiệu trả UART2 { unsigned long ulStatus; ulStatus = UARTIntStatus(UART2_BASE,true); UARTIntClear(UART2_BASE, ulStatus); while(UARTCharsAvail(UART2_BASE)) { if(i2>=buffersize) i2=0;// khong nhan du lieu nua else //move the chars received to buffer check[] { check[i2] = UARTCharGet(UART2_BASE); if(check[i2]=='+') isPlus=1; i2++; } } //turn off the blue led Thiết Kế Thiết Bị Cảm Biến Phục Vụ Điều Khiển Đèn Đường Thông Minh SVTH: Nguyễn Văn Hon ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 28/39 // GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE,BLUE_LED,0); } void clear_check(void) // hàm xóa tồn liệu mảng check[] { int i; for (i=0;i