Mô phỏng hệ thống quản lý đồng hồ nước của khu chung cư trên mạng internet

ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ ĐỒNG HỒ NƯỚC CỦA KHU CHUNG CƯ TRÊN MẠNG INTERNET Giảng viên hướng dẫn : Th S Cao Đức Hạnh MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I : MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU ĐỀ TÀI 1 : Khảo sát thực tế 1 : Giới thiệu Cơ sở thực tập 1 : Giới thiệu quy trình hoạt động nghiệp vụ quản lý đồng hồ nước 1.2 Công nghệ AMR – Công nghệ tự động đọc đồng hồ 1.2.1 Công nghệ AMR giúp gì? 1.2.2 Hệ thống ứng dụng công nghệ AMR bao gồm gì? : Mục đích đề tài : Yêu cầu CHƯƠNG II : MÔ TẢ ĐỀ TÀI : Mô tả trình xử lý tín hiệu 1 : Mô tả hệ thống 2 : Cơ chế nhận tín hiệu : Thiết bị xử lý tín hiệu 2 : Mô tả trình xử lý liệu 2 : Khởi tạo giá trị ban đầu 2 : Tính toán 2 : Cảnh báo tự động 2 : Báo cáo thống kê : Chi tiết ứng dụng xử lý liệu : Proccess Data : Tranfer Data/Request 3 : Data View CHƯƠNG III : THỰC TẾ MÔ PHỎNG Module mô đồng hồ nước 1 : Các giải pháp vấn đề phát sinh : Module mô đồng hồ nước thực tế Module xử lý tín hiệu truyền số liệu 3 Module nhận số liệu kết nối với máy tính trung tâm 3.4 Mô đồng hồ phần mềm Máy tính trung tâm : Giao diện chương trình : Hoạt động chương trình : Mô tả sở liệu : Cấu trúc bảng liệu : Mô hình quan hệ sở liệu : Thực tế áp dụng ý tưởng : Sơ đồ triển khai thực tế : Ưu điểm : Nhược điểm : Hướng phát triển đề tài CHƯƠNG IV : KIẾN THỨC PHẦN CỨNG : Bộ biến đổi ADC ( Analog Digital Converter ) 1 : Tổng Quan : Độ phân giải (resolution) : Điện áp tham chiếu (reference voltage) : AVR : Tổ chức AVR 2 : Bộ nhớ chương trình (Program memory) : Bộ nhớ liệu (data memory) 4 : AVR hoạt động nào? : Stack : Thanh ghi trạng thái - SREG ( STATUS REGISTRY ) CHƯƠNG V : NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH : Ngôn ngữ lập trình C# : Ngôn ngữ công cụ lập trình cho chip vi điều khiển PHỤ LỤC HÌNH ẢNH - BẢNG BIỂU CHƯƠNG I : MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU ĐỀ TÀI Hình 1: Cơ cấu tổ chức Công ty Trách nhiệm hữu hạn thành viên Cấp nước Hải Phòng Hình : Đồng hồ GKM- Helix 4000 Hình : Emeris PR6 lắp GKM Helix 4000 Hình 1.4 : Hình ảnh minh họa công nghệ AMR CHƯƠNG II : MÔ TẢ ĐỀ TÀI Hình : Sơ đồ chung hệ thống Hình 2 : Màn hình LCD đồng hồ mô Hình : Sơ đồ ứng dụng xử lý liệu CHƯƠNG III : THỰC TẾ MÔ PHỎNG Hình 3.1 : Hình ảnh đồng hồ nước thực tế Hình : Hình ảnh công tắc hành trình Hình 3.3 : Hỉnh ảnh loại đồng hồ có kim quay Hình : Sơ đồ Module mô đồng hồ nước Hình : Hình ảnh thực tế mạch mô đồng hồ nước Hình : Hình ảnh thực tế tay vặn đồng hồ mô Hình 7: Hình ảnh thực tế toàn đồng hồ mô Hình : Sơ đồ mạch điện module mô đồng hồ nước Hình 9: Hình ảnh thực tế module xử lý tín hiệu truyền số liệu Hình 3.10 : Hình ảnh thực tế module nhận số liệu kết nối với máy tính trung tâm Hình 11 : Hình ảnh mô đồng hồ phần mềm Hình 12: Giao diện Chương trình Hình 13 : Giao diện form quản lý đồng hồ Hình 14 : Giao diện form quản lý hợp đồng Hình 15 : Giao diện form quản lý khách hàng Hình 16 : Giao diện form quản lý đối tượng Hình 17 : Giao diện form quản lý giá trị đo Hình 3.18 : Hình ảnh đồng hồ giả lập chương trình Hình 19 : Hình ảnh cấu hình cho đồng hồ giả lập Hình 3.20 : Sơ đồ quan hệ sở liệu Bảng : Bảng hợp đồng Bảng : Bảng đồng hồ Bảng 3 : Bảng khách hàng Bảng : Bảng đối tượng Bảng : Bảng giá trị đo Bảng : Bảng tài khoản CHƯƠNG IV : KIẾN THỨC PHẦN CỨNG Hình : Mạch flash ADC với so sánh Hình : Analog digital hàm sin Hình : Tổ chức nhớ AVR Hình 4 Thanh ghi bits Hình : Register file Hình : Cấu trúc bên AVR Hình : Stack Hình : Nội dung stack ví dụ Hình : Thanh ghi trạng thái Bảng : Giá trị số ngõ sau giải mã Bảng : Ảnh hưởng phép toán lên SREG CHƯƠNG V : NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH Hình : Giao diện codevisionAVR Hình : Quá trình nạp chip Hình : Thiết lập hệ thống cho chip trước lập trình LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển Công nghệ thông tin toàn giới, Việt Nam có nhiều ứng dụng Công nghệ thông tin sử dụng đem lại kết rõ ràng cho việc tiết kiệm sức lao động kinh phí đời sống hay sản xuất kinh doanh Theo đó, không nhắc tới bùng nổ mạng Internet, lợi ích chối cãi mang lại cho người Ở Việt Nam, nhiều doanh nghiệp ứng dụng mạng internet để phục vụ quản lý, trì hoạt động Từ đó, hiệu hoạt động tăng lên rõ rệt, hài lòng từ khách hàng với nhiều tiện ích cung cấp hạ tầng mạng Internet Theo em tìm hiểu, giới có nước phát triển Mỹ, Anh, Úc khu vực Đông Nam Á có Singapore áp dụng công nghệ AMR vào quản lý hoạt động đồng hồ theo dõi việc sử dụng nước khách hàng đem lại hiệu lớn, giảm thất thoát giúp tiết kiệm nhân lực đáng kể Tuy nhiên công nghệ chưa áp dụng Việt Nam cách rõ ràng, lý điều kiện khách quan khu dân cư, thiết bị có kinh phí cao Vì vậy, em có ý tưởng mô ý tưởng đề tài “Mô hệ thống quản lý đồng hồ nước khu chung cư mạng Internet” làm đề tài tốt nghiệp với mong muốn gợi ý cho hướng phát triển tiện lợi hiệu tương lai CHƯƠNG I: MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI CHƯƠNG I: MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI CHƯƠNG I : MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU ĐỀ TÀI 1 : Khảo sát thực tế 1 : Giới thiệu Cơ sở thực tập CÔNG TY TNHH MỘT THÀNH VIÊN CẤP NƯỚC HẢI PHÒNG Địa : 54 Đinh Tiên Hoàng - Phường Hoàng Văn Thụ - Quận Hồng Bàng Thành phố Hải Phòng Chủ tịch Công ty - Tổng Giám đốc : Vũ Hồng Dương Cơ cấu tổ chức Công ty Hình 1: Cơ cấu tổ chức Công ty Trách nhiệm hữu hạn thành viên Cấp nước Hải Phòng A : Chủ tịch công ty- Tổng Giám đốc CHƯƠNG IV: KIẾN THỨC PHẦN CỨNG Hình 4 Thanh ghi bits Tất chip họ AVR bao gồm 32 ghi Register File có địa tuyệt đối từ 0x0000 đến 0x001F Mỗi ghi chứa giá trị dương từ đến 255 giá trị có dấu từ - 128 đến 127 mã ASCII ký tự đó…Các ghi đặt tên theo thứ tự R0 đến R31 Chúng chia thành phần, phần bao gồm ghi từ R0 đến R15 phần ghi R16 đến R31 Các ghi có đặc điểm sau: - Được truy cập trực tiếp instruction - Các toán tử, phép toán thực ghi cần chu kỳ xung độ Ck - Register File kết nối trực tiếp với xử lí trung tâm – CPU chip - Chúng nguồn chứa số hạng phép toán đích chứa kết trả lại phép toán Thanh ghi R0 ghi sử dụng instruction LPM (Load Program Memory) Các ghi R26, R27, R28, R29, R30 R31 chức thông thường sử dụng trỏ (Pointer register) số instruction truy xuất gián tiếp Hình mô tả chức phụ ghi 33 CHƯƠNG IV: KIẾN THỨC PHẦN CỨNG Hình : Register file Tóm lại 32 RF AVR xem phần CPU, chúng CPU sử dụng trực tiếp nhanh chóng, để gọi ghi này, không cần gọi địa mà cần gọi trực tiếp tên chúng RF thường sử dụng toán hạng (operand) phép toán lúc lập trình Phần 2: phần nằm sau register file, phần bao gồm 64 ghi gọi 64 ghi nhập/xuất ( 64 I/O register ) hay gọi vùng nhớ I/O ( I/O Memory ) Vùng nhớ I/O cửa ngõ giao tiếp CPU thiết bị ngoại vi Tất ghi điều khiển, trạng thái…của thiết bị ngoại vi nằm Vùng nhớ I/O truy cập SRAM hay ghi I/O Nếu sử dụng instruction truy xuất SRAM để truy xuất vùng nhớ địa chúng tính từ 0x0020 đến 0x005F Nhưng 34 CHƯƠNG IV: KIẾN THỨC PHẦN CỨNG truy xuất ghi I/O địa chúng đựơc tính từ 0x0000 đến 0x003F Phần 3: RAM tĩnh, nội ( internal SRAM ), vùng không gian cho chứa biến ( tạm thời toàn cục ) lúc thực thi chương trình, vùng tương tự RAM máy tính có dung lượng nhỏ ( khoảng vài Kb, tùy thuộc vào loại chip ) Phần 4: RAM ngoại ( external SRAM ), chip AVR cho phép người sử dụng gắn thêm nhớ để chứa biến, vùng thực chất tồn người sử dụng gắn thêm nhớ vào chip Phần 5: EEPROM ( Electrically Ereasable Programmable ROM ) phần quan trọng chip AVR mới, ROM nên nhớ không bị xóa không cung cấp nguồn nuôi cho chip, thích hợp cho ứng dụng lưu trữ liệu 4 : AVR hoạt động nào? Hình biểu diễn cấu tạo bên AVR Bạn thấy 32 ghi Register File kết nối trực tiếp với Arithmetic Logic Unit - ALU ( ALU xem CPU AVR ) line, ALU truy xuất trực tiếp lúc ghi RF chu kỳ xung độ Ck ( vùng khoanh tròn màu đỏ hình ) 35 CHƯƠNG IV: KIẾN THỨC PHẦN CỨNG Hình : Cấu trúc bên AVR Các instruction chứa nhớ chương trình Flash memory dạng ghi 16 bit Bộ nhớ chương trình truy cập chu kỳ xung độ Ck instruction chứa program memory load vào instruction register, instruction register tác động lựa chọn register file RAM cho ALU thực thi Trong lúc thực thi chương trình, địa dòng lệnh thực thi định đếm chương trình – PC (Program counter) Đó cách thức hoạt động AVR 36 CHƯƠNG IV: KIẾN THỨC PHẦN CỨNG : Stack Stack hiểu “tháp” liệu, liệu chứa vào stack đỉnh “tháp” liệu lấy từ đỉnh Kiểu truy cập liệu stack gọi LIFO (Last In First Out – vào sau trước) Hình thể cách truy cập liệu stack Hình : Stack Khái niệm cách thức hoạt động stack áp dụng cho AVR, cách khai báo vùng nhớ SRAM stack ta sử dụng vùng nhớ stack thực thụ Để khai báo vùng SRAM làm stack cần xác lập địa đầu stack cách xác lập trỏ stack- SP ( Stack Pointer ) SP trỏ 16 bit bao gồm ghi bit SPL SPH ( chữ L LOW ghi mang giá trị byte thấp SP, H = HIGH ), SPL SPH nằm vùng nhớ I/O Giá trị gán cho ghi SP địa khởi động stack Có thể giải thích sau: stack AVR hoạt động từ xuống, sau liệu đẩy vào stack, SP giảm giá trị khởi động SP vị trí cuối SRAM tránh việc liệu ghi đè Bạn khởi động stack với địa khác, nhiên lý an toàn, nên khởi động stack RAMEND 37 CHƯƠNG IV: KIẾN THỨC PHẦN CỨNG Ví dụ cho chip ATMega8, RAMEND=0x045F, sau khởi động, trỏ SP trỏ đến vị trí 0x045F SRAM, ta viết câu lệnh sau: LDI R16, PUSH R16 LDI R16, PUSH R16 LDI R16, PUSH R16 Khi nội dung stack hình Hình : Nội dung stack ví dụ Sau lần PUSH liệu, SP giảm đơn vị trỏ vào vị trí Bây ta dùng POP để lấy liệu từ stack, POP R2, R2 mang giá trị ngăn nhớ 0x045D, tức R2=8 Trước instruction POP thực hiện, trỏ SP tăng lên đơn vị, sau liệu lấy từ vị trí mà SP trỏ đến stack Stack AVR “vô đáy”, nghĩa PUSH liệu vào stack độ sâu định ( phụ thuộc vào chip ) Sử dụng stack không cách làm chương trình thực thi sai tốn thời gian thực thi vô ích Vì không nên sử dụng stack để lưu 38 CHƯƠNG IV: KIẾN THỨC PHẦN CỨNG biến thông thường Ứng dụng phổ biến stack sử dụng chương trình ( Subroutine ), cần “nhảy” từ vị trí chương trình đến chương trình con, sau thực chương trình lại muốn quay vị trí ban đầu chương trình Stack phương cách tối ưu dùng để chứa đếm chương trình trường hợp Tóm lại cần khởi động stack đầu chương trình không nên sử dụng stack cách tùy thích chưa thật cần thiết : Thanh ghi trạng thái - SREG ( STATUS REGISTRY ) Nằm vùng nhớ I/O, ghi SREG có địa I/O 0x003F địa nhớ 0x005F ( thường vị trí cuối vùng nhớ I/O ) số ghi quan trọng AVR Thanh ghi SREG chứa bit cờ ( flag ) trạng thái xử lí, tất bit bị xóa sau reset, bit đọc ghi chương trình Chức bit mô tả sau: Hình : Thanh ghi trạng thái - Bit – C ( Carry Flag: Cờ nhớ ) : bit nhớ phép đại số logic - Bit – Z ( Zero Flag: Cờ ) : cờ set kết phép toán đại số hay phép Logic - Bit – N ( Negative Flag: Cờ âm ) : cờ set kết phép toán đại số hay phép Logic số âm - Bit – V ( Two’s complement Overflow Flag ) : Cờ tràn bù 39 CHƯƠNG IV: KIẾN THỨC PHẦN CỨNG - Bit – S ( Sign Bit: Bit dấu ) : Bit S kết phép XOR cờ N V, S=N xor V - Bit – H ( Half Carry Flag: Cờ nhờ ) : cờ H cờ nhớ vài phép toán đại số phép Logic, cờ hiệu phép toán với số BCD - Bit – T ( Bit Copy Storage ) : sử dụng Instruction BLD ( Bit LoaD ) BST ( Bit Storage ) - Bit – I ( Global Interrupt Enable ) : Cho phép ngắt toàn Bảng tóm tắt ảnh hưởng phép toán đại số, logic lên Bit ghi SREG Bảng : Ảnh hưởng phép toán lên SREG 40 CHƯƠNG V: NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CHƯƠNG V : NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH : Ngôn ngữ lập trình C# Microsoft C# (thường gọi “C Sharp”) ngôn ngữ lập trình thiết kế cho xây dựng cho ứng dụng thương mại rộng lớn NET Framework Một phát triển Microsoft C Microsoft C+ + , C# ngôn ngữ lập trình đơn giản, đại, hướng đối tượng, an toàn kiểu Nó quen thuộc với lập trình viên C C+ + C# phối hợp khả sản xuất cao ngôn ngữ RAD (Rapid Chương trình Developement) sức mạnh nguyên thuỷ ngôn ngữ C+ + Mã C# biên dịch mã quản lý, mã hưởng lợi nhuận từ dịch vụ CLR (common language runtime) C# giới thiệu Visual C# Visual Studio NET Hỗ trợ cho Visual C# bao gồm mẫu dự án, thiết kế, trang tính chất, trình tạo mã, mô hình đối tượng số tính khác môi trường phát triển Thư viện cho lập trình Visual C# NET Framework Microsoft Visual C# môi trường lập trình sử dụng để tạo ứng dụng giao diện đồ hoạ ( GUI: graphical user interface ) C# ngôn ngữ biết đến với hai lời chào: • Nó thiết kế riêng để dùng cho Microsoft NET Framework ( Một mạnh cho phát triển, triển khai, thực phân phối ứng dụng ) • Nó ngôn ngữ hoàn toàn hướng đối tượng thiết kế dựa kinh nghiệm ngôn ngữ hướng đối tượng khác Một điều quan trọng cần nhớ C# ngôn ngữ độc lập Nó thiết kế để sinh mã đích môi trường NET, phần NET có vài đặc trưng hỗ trợ NET 40 CHƯƠNG V: NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH C# không hỗ trợ đặc trưng C# hỗ trợ mà NET không hỗ trợ ( chẳng hạn tải toán tử ) • Tạo ứng dụng NET C# C# dùng để tạo ứng dụng console: ứng dụng văn chạy DOS window Hầu bạn tạo ứng dụng console cần kiểm tra thư viện lớp Tất nhiên, bạn dùng C# để tạo ứng dụng dùng cho công nghệ tương thích NET • Vai trò C# NET Enterprise Architecture C# yêu cầu phải có NET runtime Thật vậy, C# coi hội bật cho tổ chức để tạo ứng dụng mạnh mẽ, ứng dụng client- server n- lớp Khi kết nối với ADO NET, C# có khả truy cập sở liệu tổng quát nhanh chóng sở liệu Access, SQL Server Oracle Các datasets trả lại dễ dàng thao tác thông qua đối tượng ADO NET, tự động trả kiểu XML để truyền thông mạng internet văn phòng Một database schema tạo cho đề án, C# đủ thông minh để thực thi lớp đối tượng truy xuất liệu để chèn, cập nhật, xoá truy cập đến liệu khác Các nhà phát triển hoài nghi thổi phồng qua mức công nghệ ngôn ngữ mới, miễn cưỡng dùng đơn giản chúng tỏ hữu ích Nếu bạn nhà phát triển thương mại cho phận IT, bạn nhà cung cấp dịch vụ ứng dụng thông qua World Wide Web, bảo đảm C# NET đưa không bốn lợi ích lớn, chí vài đặc tính mà Web Services server- side controls không giải được: 41 CHƯƠNG V: NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH • Xung đột Component xảy việc phát triển trở nên dễ dàng hơn, phiên khác thành phần chạy song song máy mà không gây xung đột • Mã ASP bạn không hỗn độn • Bạn thừa kế nhiều chức tuyệt vời NET base class • Đối với ứng dụng yêu cầu giao diện Windows Forms, C# cách dễ để tạo ứng dụng loại : Ngôn ngữ công cụ lập trình cho chip vi điều khiển Ngôn ngữ C ngôn ngữ chọn để lập trình cho vi điều khiển AVR ATmega16 Để lập trình giao tiếp với AVR ta dùng thư viện nhà chế tạo cung cấp mega16 h, delay h…Nói chung cách thức lập trình giống C bình thường Công cụ để thực cho việc lập trình phân mềm CodeVisionAVR Phần mềm tích hợp đủ thư viện cách thức kết nối giao tiếp với chip AVR, giúp cho việc lập trình thuận tiện dễ dàng Ta xem qua giao diện phần mềm CodevisionAVR Hình giao diện chương trình : 42 CHƯƠNG V: NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH Hình : Giao diện codevisionAVR Trước lập trình với vi điều khiển họ AVR ta cần thiết lập thông số cho chọn chip, chọn tần số dao động, thiết lập cổng vào ra, chọn định thời …CodeVisionAVR cung cấp cho ta đầy đủ khả với cách thức thực dễ dàng nhanh chóng Hình : Thiết lập hệ thống cho chip trước lập trình 43 CHƯƠNG V: NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH Sau thiết lập song ta việc bắt tay vào viết code cho chương trình Cứ coi công việc viết code hoàn thành Ta phải dịch mã nhị phân để nạp vào chip Để nạp chip việc cắm giắc giao tiếp qua cổng máy in tiến hành thao tác nạp chương trình vào chip Hình : Quá trình nạp chip 44 KẾT LUẬN Mặc dù có cố gắng định song phần trình bày đồ án em không tránh khỏi sai sót, hạn chế Cùng với thiếu sót kiến thức phục vụ cho nghiên cứu mô lại ý tưởng, em mong nhận góp ý, bảo thầy cô bạn, ý tưởng em hoàn thiện tương lai không xa áp dụng vào thực tế Một lần em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy, cô giáo khoa Công nghệ thông tin, trường Đại học Hàng Hải bác nơi công ty trách nhiệm hữu hạn thành viên cấp nước Hải Phòng - nơi em thực tập tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành đồ án Hải Phòng, ngày 21 tháng năm 2014 Sinh viên thực Trần Văn Sơn 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO - Ngôn ngữ lập trình C# 2005 - Nhà xuất giáo dục - Tài liệu website hocavr Com - Giáo trình Hệ quản trị Cơ sở liệu – Trường đại học Hàng Hải Việt Nam - Kỹ Thuật Vi Điều Khiển Với AVR - Tác giả : Ngô Diên Tập - Nhà xuất : Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật - Catalog loại đồng hồ sở thực tập cung cấp - Ebook Codevision AVR – Website ww.ebook.edu.vn - Giáo trình cấp thoát nước – Nhà xuất xây dựng 46 ... lệch lượng nước đo đồng hồ khối tổng lượng nước đo đồng hồ khu vực mà đồng hồ khối quản lý * Đồng hồ : đồng hồ đặt nhà khách hàng b, Công nghệ áp dụng thử nghiệm đồng hồ khối - Đồng hồ khối đưa... Module mô đồng hồ nước Hình : Hình ảnh thực tế mạch mô đồng hồ nước Hình : Hình ảnh thực tế tay vặn đồng hồ mô Hình 7: Hình ảnh thực tế toàn đồng hồ mô Hình : Sơ đồ mạch điện module mô đồng hồ nước. .. II: MÔ TẢ ĐỀ TÀI CHƯƠNG II : MÔ TẢ ĐỀ TÀI : Mô tả trình xử lý tín hiệu 1 : Mô tả hệ thống 1 : Sơ đồ chung hệ thống Hình : Sơ đồ chung hệ thống CHƯƠNG II: MÔ TẢ ĐỀ TÀI 1 : Module mô đồng hồ nước