Nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển và giám sát các hồ điều hòa thành phố Hải Phòng qua mạng internet_2

luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van of 95 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển giám sát hồ điều hòa thành phố Hải Phòng qua mạng internet” em tự nghiên cứu xây dựng dƣới hƣớng dẫn thầy giáo TS Đinh Anh Tuấn Các số liệu kết đề tài hoàn toàn trung thực Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, em sử dụng tài liệu tham khảo đƣợc ghi bảng tài liệu tham khảo, không sử dụng tài liệu tham khảo khác mà không đƣợc liệt kê phần tài liệu tham khảo Hải Phòng, ngày 10 tháng năm 2015 Học viên Nguyễn Quang Thƣ i Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van of 95 LỜI CẢM ƠN Em xin đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy cô khoa Điện Thầy cô viện đào tạo sau đại học Trƣờng Đại học Hàng Hải Việt Nam giảng dạy truyền đạt kiến thức chuyên ngành cho em thời gian vừa qua Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Thầy Đinh Anh Tuấn tận tình hƣớng dẫn nhƣ tạo điều kiện thuận lợi cho em để em có thể thực hoàn thành tốt đề tài Em cảm ơn bạn lớp trao đổi, góp ý để em hoàn thành đề tài cách tốt đẹp thời hạn Mặc dù có nhiều cố gắng nỗ lực thực hiện, nhƣng kiến thức nhƣ khả thân nhiều hạn chế nên q trình thực đề tài khơng thể tránh khỏi sai phạm, thiếu sót…Rất mong nhận đƣợc góp ý, dẫn từ nơi q Thầy bạn i Em xin chân thành cảm ơn ! Hải Phòng, ngày 10 tháng năm 2015 Học viên Nguyễn Quang Thƣ ii Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van of 95 MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH viii I PHẦN MỞ ĐẦU 1 Lựa chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài II PHẦN NỘI DUNG CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ETHERNET VÀ GIAO THỨC TCP/IP 1.1 Tổng quan Ethernet 1.1.1 Cấu trúc khung tin Ethernet 1.1.2 Cấu trúc địa Ethernet 1.1.3 Đặc tính điện 1.1.4 Các loại khung Ethernet 1.1.5 Một số loại mạng Ethernet 1.1.6 Chuẩn IEEE 802 1.2 Giao thức TCP/IP 1.2.1 Tổng quan giao thức TCP/IP 1.2.2 Kiến trúc phân tầng TCP/IP 1.2.3 Quá trình gửi nhận liệu hai máy tính 1.2.4 Sơ lƣợc chức tầng 1.2.5 Đóng gói liệu TCP/IP 10 1.2.6 Các giao thức khuôn dạng liệu tƣơng ứng 11 iii Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van of 95 Kết luận chƣơng 1: 30 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN ATMEGA32 VÀ WEB SERVER 31 2.1 Vi điều khiển ATMEGA32 31 2.1.1 Các tính 31 2.1.2 Cấu trúc nghi 32 2.2 Module Ethernet ENC28J60 chuẩn giao tiếp SPI 38 2.2.1 Vi Mạch Ethernet ENC28j60 38 2.2.2 Sơ đồ chân sơ đồ khối ENC28j60 38 2.2.3 Sơ đồ ghép nối vi điều khiển với ENC28j60 40 2.2.4 Sơ đồ nguyên lý Module Ethernet 40 2.2.5 Mạch module Ethernet 41 2.3 Web động 41 2.4 Web server 42 Kết luận chƣơng 2: 43 CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG XÂY DỰNG HỆ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT CÁC HỒ NƢỚC THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG SỬ DỤNG MẠNG TRUYỀN DẪN INTERNET 44 3.1 Sơ đồ mạch hệ điều khiển giám sát 44 3.1.1 Khối mạch nguồn 47 3.1.2 Khối kết nối ENC28J60 47 3.1.3 Khối ghép nối đầu vào 48 3.1.4 Khối ghép nối đầu 48 3.1.5 Khối mạch vi điều khiển ATMEGA32 49 3.1.6 Sơ đồ mạch in 49 3.1.7 Mạch thực tế 51 3.2 Thiết kế phần mềm 52 3.2.1 Lƣu đồ liệu vào liệu giao thức 52 3.2.2 Lƣu đồ giải thuật 55 iv Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van of 95 3.2.3 Lƣu đồ xử lí giao thức Ethernet 56 3.2.4 Lƣu đồ xử lí giao thức IP 57 3.2.5 Lƣu đồ xử lí giao thức ARP 58 5.2.6 Lƣu đồ xử lí giao thức ICMP 59 3.2.7 Lƣu đồ xử lí tạo kết nối TCP tới Webserver 60 3.3 Sản phẩm đề tài 61 3.3.1 Bo mạch điện tử 61 3.3.2 Giao diện Web điều khiển 61 3.4 Đánh giá kết thực đề tài 64 III PHẦN KẾT LUẬN 65 Kết luận 65 Kiến nghị 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC 667 v Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van of 95 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Chữ viết tắt Giải thích SPI Serial Peripheral Interface TCP Transmission Control Protocol IP Internet Protocol UDP User Datagram Protocol ARP Address Resolution Protocol ICMP Internet Control Message Protocol FTP File Transfer Protocol HTTP Hypertext Transfer Protocol DNS Domain Name System DHCP Dynamic Host Configuration Protocol HTML HyperText Markup Language D HTML Dynamic HyperText Markup Language CSS Cascading Style Sheets CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect TCP/IP Transmission Control Protocol / Internet Protocol OSI Open Systems Interconnection Reference Model MAC Media Access Control SFD Start Frame Delimiter CRC Cyclic Redundancy Checksum LAN local area network ADC Analog to Digital Converter PWM Pulse Width Modulation vi Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van of 95 DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 Cấu trúc khung MAC theo IEEE 802.3/ Ethernet Bảng 1.2 Một số giao thức tầng 11 Bảng 1.3 Bảng ARP cache 17 Bảng 2.1 Lựa chọn Clock 36 Bảng 2.2 Lựa chọn tần số hoạt động 36 Bảng 2.3 Các ngắt Atmega32 37 vii Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van of 95 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hình Tên hình Trang Hình 1.1 Mã hóa Manchester Hình 1.2 Mơ hình truyền thơng unicast Hình 1.3 Kiến trúc phân tầng TCP/IP Hình 1.4 Quá trình gửi nhận liệu hai máy tính Hình 1.5 Thực đóng/mở gói liệu giao thức TCP/IP 10 Hình 1.6 Cấu trúc khung liệu Ethernet 11 Hình 1.7 Cấu trúc địa IP 13 Hình 1.8 Phân lớp địa IP 13 Hình 1.9 IP packet 14 Hình 1.10 Cấu trúc IP packet 14 Hình 1.11 Cấu trúc gói tin ARP 18 Hình 1.12 Bản tin ICMP 19 Hình 1.13 Cấu trúc TCP Segment 20 Hình 1.14 Quá trình bắt tay bƣớc thiết lập kết nối 22 Hình 1.15 Quá trình truyền liệu giao thức TCP 22 Hình 1.16 Cơ chế điều khiển luồng sử dụng Sliding window 24 Hình 1.17 Quá trình đóng kết nối TCP 25 Hình 1.18 Sơ đồ trạng thái TCP 26 Hình 2.1 Sơ đồ đóng gói Atmega32 32 Hình 2.2 Sơ đồ khối Atmega32 33 Hinh 2.3 Lõi CPU AVR 34 Hình 2.4 Bộ nhớ Flash 35 Hình 2.5 Bộ nhớ SRAM 35 Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý tƣơng đƣơng cổng vào 37 Hình 2.7 Sơ đồ chân ENC28J60 38 Hình 2.8 Sơ đồ khối ENC28J60 38 viii Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van of 95 Hình 2.9 Sơ đồ ghép nối vi điều khiển với ENC28j60 40 Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý Module Ethernet 40 Hình 2.11 Module Ethernet thực tế 41 Hình 3.1 Sơ đồ tổng quan hệ điều khiển giám sát hồ điều hòa 44 Hình 3.2 sơ đồ khối modul điều khiển giám sát 45 Hình 3.3 sơ đồ nguyên lý modul điều khiển giám sát 46 Hình 3.4 Khối mạch nguồn 47 Hình 3.5 Khối kết nối ENC28J60 47 Hình 3.6 Sơ đồ khối nghép nối đầu vào 48 Hình 3.7 Sơ đồ khối nghép nối đầu 48 Hình 3.8 Mạch vi điều khiển dùng chíp atmega32 49 Hình 3.9 Sơ đồ mạch in lớp dƣới 49 Hình 3.10 Sơ đồ mạch in lớp 50 Hình 3.11 Sơ đồ mạch in lớp lớp dƣới 50 Hình 3.12 Sơ đồ bố trí linh kiện mạch in 51 Hình 3.13 Bản mạch mặt dƣới 51 Hình 3.14 Bản mạch mặt 52 Hình 3.15 Lƣu đồ liệu vào giao thức 53 Hình 3.16 Lƣu đồ giải thuật 55 Hình 3.17 Lƣu đồ xử lí liệu giao thức Ethernet 56 Hình 3.18 Lƣu đồ xử lí giao thức IP 57 Hình 3.19 Lƣu đồ xử lí giao thức ARP 58 Hình 3.20 Lƣu đồ xử lí giao thức ICMP 59 Hình 3.21 Lƣu đồ xử lí tạo kết nối TCP tới web server 60 Hình 3.22 modul bo mạch thực tế 61 Hình 3.23 Giao diện giám sát điều khiển mạng LAN 62 Hình 3.24 Giao diện giám sát điều khiển qua mạng truyền dẫn internet 63 Hình 3.25 Giao diện giám sát điều khiển tổng thể 63 ix Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 10 of 95 I PHẦN MỞ ĐẦU Lựa chọn đề tài Trong thời đại công nghệ thông tin phát triển nhƣ ngày Việc thiết kế chế tạo thiết bị điện tiện dụng có khả giám sát điều khiểu từ xa đƣợc quan tâm hữu ích cho ứng dụng sống hàng ngày Vì mục tiêu cơng nghệ đại hoá ngày phát triển, tác giả định nghiên cứu đề tài điều khiển giám sát thiết bị qua mạng truyền dẫn internet Khi đề tài hồn thành cho phép điều khiểu giám sát thiết bị thông qua mạng truyền dẫn internet, tƣơng tác thông qua thiết bị smart phone, máy tính bảng hay máy vi tính; để kiểm sốt trạng thái thơng số thiết bị nhƣ thông số môi trƣờng xung quanh thiết bị nhƣ: nhiệt độ, độ ẩm, mức nƣớc, lƣu lƣợng Ngƣời sử dụng nơi có mạng internet giám sát hoạt động thiết bị, thông số cần thiết cho hệ thống điều khiển đƣợc hoạt động thiết bị thiết bị kết nối với module điều khiển Ethernet Vấn đề đƣợc đặt nhƣ đây, hƣớng nghiên cứu đề tài tác giả nghiên cứu, xây dựng mạch điều khiển giám sát thiết bị qua mạng truyền dẫn internet Với hƣớng nghiên cứu đó, tên đề tài đƣợc chọn là: “Nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển giám sát hồ điều hòa thành phố Hải Phòng qua mạng internet” Mục đích nghiên cứu - Thực giao tiếp mạng phần cứng mạch điện tử với mạng Ethernet - Điều khiển thiết bị điện phục vụ cho hồ chứa điều hòa thành phố Hải Phòng - Giám sát hoạt động máy bơm mực nƣớc hồ chứa điều hòa thành phố Hải Phòng Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu * Đối tƣợng nghiên cứu - Tìm hiểu vi điều khiển ATMEGA32 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 61 of 95 Hình 3.14: Bản mạch mặt 3.2 Thiết kế phần mềm 3.2.1 Lƣu đồ liệu vào liệu giao thức Trong giao thức TCP/IP có nhiều giao thức lớp ứng dụng, nhƣ giao thức lớp dƣới Trong đề tài này, mục đích em thực điều khiển giám sát thông số trạng thái hoạt động máy bơm mực nƣớc hồ chứa Vì vậy, lƣu đồ thuật tốn xử lí liệu vào hệ thống em trình bày cách thức xử lí liệu giao thức phục vụ cho mục đích mình: giao thức HTTP(lớp Application); giao thức TCP(lớp Transport); giao thức IP,ICMP,ARP(lớp Network); giao thức Ethernet(lớp Network Access) 52 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 62 of 95 APPLICATION LAYER Hàm xử lí liệu đến HTTP PROTOCOL Http_GET Hàm xử lí liệu (http_protocol.c) Dữ liệu http_procces s Dữ liệu vào TRANSPORT LAYER TCP PROTOCOL (tcp_protocol.c) TCP_packet_send TCPProcess NETWORK LAYER IP PROTOCOL (ip_ protocol.c) ICMP PROTOCOL (icmp_protocol.c) ARP PROTOCOL (arp_protocol.c) Arp_IP_To_MA C ICMP_Reply IPSend_packet SegmentTCP IPProcess update_ARP ICMP_packet icmpProcess est ARP_request IP_packet NETWORK ACCESS LAYER ETHERNET PROTOCOL (ethernet_protocol.c) Ethernet_frame_send ARP_reply S_ARPrequ ARPProcess ARP_packet Ethernet_process ENC28j60 (enc28j60.c) enc28j60PacketSen d enc28j60PacketRece ive Hình 3.15: Lƣu đồ liệu vào giao thức Giải thích lƣu đồ trƣờng hợp mạch điều khiển gửi yêu cầu tải trang status web đến server liệu nhận nội dung trang web: 53 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 63 of 95  Luồng liệu đi: Khi mạch điều khiển muốn tải trang web status.aspx, phải gửi tin HTTP Request với phƣơng thức GET(lấy nội dung trang web) Bản tin từ tầng Application qua tầng dƣới thêm header truyền - Tại tầng Application, vi điều khiển gọi hàm HTTP_GET để đặt tin yêu cầu tải trang web lên buffer Bản tin đƣợc chuyển xuống tầng Transport, sử dụng giao thức TCP để truyền - Tại tầng Transport, hàm TCP_packet_send có nhiệm vụ thêm trƣờng TCP Header vào trƣớc tin HTTP Request Sau thêm phần Header TCP, TCP Header + tin HTTP Request đƣợc đƣa xuống tầng Network - Tại tầng Network, vi điều khiển gọi hàm IPSend_packet để thêm IP Header, sau đó gọi hàm ARP_IP_To_MAC S_ARPrequest để phân giải địa IP đích địa MAC để điền vào Ethernet Frame Header Tiếp theo, IP Header+TCP Header+ tin HTTP Request đƣợc đƣa xuống tầng Network Access - Tại tầng Network Access, hàm Ethernet_frame_send thêm Ethernet Frame Header vào liệu vừa nhận đƣợc Đến đây, tin HTTP Request khơng tin gốc ban đầu mà gồm: Ethernet Frame Header + IP Header + TCP Header +Bản tin HTTP Request Vi điều khiển gọi hàm enc28j60PacketSend để truyền liệu đến Webserver  Luồng liệu đến: Khi liệu đến đƣợc web server, web server loại bỏ header để lấy tin HTTP Request gửi nội dung trang web cho mạch điều khiển Dữ liệu đến mạch điều khiển qua tầng theo thứ tự ngƣợc lại Khi có liệu đến, vi điều khiển gọi hàm enc28j60PacketReceive để đọc liệu buffer - Tại tầng Network Access, liệu nhận đƣợc gồm: Ethernet Frame Header+IP Header+TCP Header+nội dung trang web Hàm Ethernet_process kiểm tra địa MAC đích xem giao thức lớp giao thức nào(dựa vào trƣờng Type Ethernet Frame Header) Trong trƣờng hợp này, giao thức lớp giao thức IP Tiếp theo, phần Ethernet Frame Header đƣợc loại bỏ, 54 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 64 of 95 liệu lúc còn: IP Header+TCP Header+nội dung trang web Dữ liệu đƣợc đƣa lên tầng Network để xử lí tiếp - Tại tầng Network, hàm IPProcess kiểm tra địa IP đích, xem liệu sau IP Header liệu giao thức: ICMP hay TCP(dựa vào trƣờng Protocol) Trong trƣờng hợp giao thức TCP Hàm updateARP cập nhật IP nguồn MAC nguồn gói tin vào bảng ARP cache để sử dụng sau Tiếp theo, IP header đƣợc loại bỏ, liệu lại: TCP Header+ nội dung trang web đƣợc chuyển lên tầng Transport để xử lí tiếp - Tại tầng Transport, hàm TCPProcess loại bỏ phần TCP Header để trả lại nội dung trang web cho vi điều khiển Ngồi hàm đƣợc trình bày có số hàm khác nhƣ: icmpProcess, ICMP_Reply sử dụng để xử lí tin ICMP 3.2.2 Lƣu đồ giải thuật Gửi yêu cầu kết nối TCP đến đến Webserver Khởi động mạch Khai báo chương trình Webserver chấp nhận kết nối Sai Đúng Đọc IP, Gateway,SubnetMask ROM Gửi HTTP Request Khởi tạo chip ENC28j60 Nhận HTTP Response Tìm MAC Gateway Sai Đúng Điều khiển thiết bị Thấy MAC Gateway Sai Đúng Hình 3.16: Lƣu đồ giải thuật 55 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 65 of 95 Khi chíp vi điều khiển đƣợc cấp nguồn, trƣớc tin chƣơng trình đọc địa IP ROM, gọi chƣơng trình khởi tạo ENC28J60 Khi nhận đƣợc gói tin từ mạng Ethernet gửi đến, gói tin đƣợc xử lý qua giao thức Ethernet, ARP,ICMP, IP, TCP HTTP Tùy thuộc vào nội dung gói tin nhận đƣợc chƣơng trình đƣa lệnh điều khiển đọc thông số cần giám sát gửi lại cho máy nhận nội dung cần thiết lần lƣợt qua giao thức HTTP, TCP, IP, ARP Ethernet (code chương trình thể trang phụ lục, file main.c) 3.2.3 Lƣu đồ xử lí giao thức Ethernet Ethernet Frame nhận Type=IP_Protocol Đúng - Gọi hàm update_ARP - Gọi hàm IPProcess - Sai Type=ARP_Protocol Đúng Gọi hàm ArpProcess Sai Kết thúc Hình 3.17: Lƣu đồ xử lí liệu giao thức Ethernet Khi có liệu đến, chip ENC28j60 gây ngắt để báo cho vi điều khiển đọc liệu buffer để xử lí Vi điều khiển phân tích trƣờng phần header Ethernet Frame nhận đƣợc xem đó liệu giao thức gọi xử lí tƣơng ứng (code chương tình giao thức ethernet thể trang 26 phụ lục, file ethernet.c) 56 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 66 of 95 3.2.4 Lƣu đồ xử lí giao thức IP IP Packet nhận Dest IP= My IP IP Broadcast Sai Đúng Protocol = ICMP Đúng Gọi hàm icmpProcess Sai Protocol = TCP Đúng Gọi hàm TCPProcess Sai Kết thúc Hình 3.18: Lƣu đồ xử lí giao thức IP Trong giao thức IP, gói tin đƣợc phân tích xác định xem gói tin ICMP hay gói TCP, tùy vào việc nhận đƣợc gói tin mà chƣơng trình thực bƣớc ICMPProcess hày TCPProcess (code chƣơng tình giao thức IP đƣợc thể trang 29 phụ lục, file ip.c) 57 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 67 of 95 3.2.5 Lƣu đồ xử lí giao thức ARP ARP Packet nhận HW Type=0x0001 HLEN=0x06; PLEN=0x04 Dest IP= My IP Sai Đúng Opration= ARP Request Đúng Gửi Arp Reply Sai Opration= ARP Reply Đúng Cập nhật bảng ARP Sai Kết thúc Hình 3.19: Lƣu đồ xử lí giao thức ARP Trong giao thức ARP, gói tin đƣợc phân tích xác định xem gói tin gì, gói ARP request chƣơng trình thực tiếp gói tin Arp Reply, gói tin nhận đƣợc gói ARP Reply chƣơng trình thực cập nhật bảng ARP (code chương tình giao thức ARP thể trang phụ lục, file arp.c) 58 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 68 of 95 5.2.6 Lƣu đồ xử lí giao thức ICMP ICMP Packet nhận Type=ICMP Request Sai Đúng Gửi ICMP Reply Kết thúc Hình 3.20: Lƣu đồ xử lí giao thức ICMP Trong giao thức ICMP, gói tin nhận đƣợc đƣợc xử lý phân tích xem có phải gói ICMP Request khơng, chƣơng trình điều khiển thực việc gửi gói tin ICMP Reply (code chương tình giao thức ICMP thể trang 33 phụ lục, file icmp.c) 59 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 69 of 95 3.2.7 Lƣu đồ xử lí tạo kết nối TCP tới Webserver Gửi cầu kết nối Destport=80; SrcPort=x Flag= SYN; ACKnum=0 ISN_client=c TCP_State= SYN Sent Đợi 3s Nhận đƣợc SYN | ACK ISN_server=s Sai Đúng Gửi lại ACK Destport=80; SrcPort=x Flag= ACK; ACKnum=s+1 ISN_client=c+1 TCP_State= Established Kết thúc Hình 3.21: Lƣu đồ xử lí tạo kết nối TCP tới web server Trong giao thức TCP tới web server, gói tin nhận đƣợc đƣợc xử lý phân tích xem có phải gói tin u cầu web server khơng, chƣơng trình điều khiển thực việc gửi gói tin mang nội dung trang web chứa thông số điều khiển đến máy tính gọi (code chương tình giao thức TCP thể trang 36 phụ lục, file tcp.c) 60 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 70 of 95 3.3 Sản phẩm đề tài 3.3.1 Bo mạch điện tử - Hình 3.22: modul bo mạch thực tế 3.3.2 Giao diện Web điều khiển Việc sử dụng giao diện web để điều khiển giám sát thông số hồ điều hòa thành phố Hải Phòng tiện dụng, cần kết nối thiết bị với môi trƣờng internet thực điều khiển giám sát đƣợc, việc điều khiển giám sát đƣợc thực dể dàng thơng qua trình duyệt web thiết bị nhƣ máy vi tính, máy tính bảng, điện thoại smart phone (code chương tình web thể trang 52 phụ lục, file web.h) 3.3.2.1 Giao diện Web điều khiển mạng LAN Trong mạng LAN việc điều khiển giám sát thông số hồ điều hòa đƣợc thực thơng qua địa IP tĩnh, IP đƣợc đƣợc thiết lập thông qua việc viết chƣơng trình nạp vào chip vi điều khiển atmega 32 61 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 71 of 95 Để vào đƣợc giao diện web, địa ta gõ địa IP thiết bị nhấn enter, web server nhúng chip vi điều khiển đƣợc tải lên máy tính, ta giám sát đƣợc trạng thái bơm mực nƣớc hồ chứa, việc điều khiển đƣợc thực dễ dàng thông qua nút nhấn giao diện điều khiển (hình 3.18) Hình 3.23: Giao diện giám sát điều khiển mạng LAN 3.3.2.2 Giao diện Web điều khiển qua mạng truyền dẫn internet Việc điều khiển giám sát thơng số hồ điều hòa đƣợc thực thông qua mạng truyền dẫn internet, để thực đƣợc yêu cầu ta cần có địa IP tĩnh sử dụng tên miền động DNS Việc sử dụng tên miền động DNS cần thiết chi phí tính tiện dụng ứng dụng Để dùng tên miền động phải đăng ký với hãng cung cấp DNS khai báo mở port model kết nối với thiết bị (hình 3.19) 62 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 72 of 95 Hình 3.24: Giao diện giám sát điều khiển qua mạng truyền dẫn internet 3.3.2.3 Giao diện điều khiển giám sát phần mềm Hình 3.25: Giao diện giám sát điều khiển tổng thể phần mềm chuyên dụng 63 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 73 of 95 3.4 Đánh giá kết thực đề tài Qua trình thực đề tài em nhận thấy modul điều khiển giám sát hồ điều hòa hồn tồn đáp ứng đƣợc u cầu đề tài đặt nhƣ điều khiển đƣợc thiết bị máy bơm trạm bơm hồ điều hòa, giám sát đƣợc trạng thái máy bơm trạm bơm hồ điều hòa, giám sát đƣợc mực nƣớc hồ điều hòa thơng qua giao diện web server nhúng chip vi điều khiển Đặc biệt sau hơm tháng chạy thử nghiệm, modul điều khiển giám sát hồ điều hòa hoạt động ổn định, tin cậy, ứng dụng vào sử dụng thực tế Với nhớ 2Kbyte RAM atmega32 không lớn mà nói nhỏ so với việc lƣu trữ xử lý nội dung trang web, nhiên việc việc em thành công thiết kế giao diện web nhúng chip vi điều khiển thể hiển giao diện web nhƣ điều khiển thiết bị máy bơm đơn giản, giám sát hoạt động máy bơm mực nƣớc hồ điều hòa trực quan sinh động, việc xắp xếp bố cục nhƣ mầu sắc trang web tƣơng đối hài hòa Việc em chọn chíp vi điều khiển atmega32 để thực đề tài phù hợp nó đảm bảo thực đƣợc yêu cầu mà đề tài đặt mặt khác có giá thành thấp chip vi điều khiển khác, Tuy nhiên với yêu cầu cao hơn, cần điều khiển nhiều thiết bị hơn, cần giám sát nhiều thông số hơn, cần làm giao diện web phức tạp có thể lựa chọn dòng chip có cấu hình cao để thực Với modul điều khiển giám sát mà em xây dựng đề tài, thời gian có hạn nên việc thiết kế mạch chƣa đảm bảo tính thẩm mỹ, giao diện web server nhúng vào chip vi điều khiển đơn giản Với kết đạt đƣợc đề tài này, điều quan trọng mà em nhận thấy đó việc thiết kế đƣợc modul truyền nhận gói tin sử dụng mơi trƣờng truyền dẫn internet, đó có thể nói chìa khóa vấn đề điều khiển giám sát với chi phí thấp mà đảm bảo tính ổn định, đáp ứng yêu cầu phức tạp việc điều khiển giám sát 64 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 74 of 95 III PHẦN KẾT LUẬN Kết luận Luận văn “Nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển giám sát hồ điều hòa thành phố Hải Phòng qua mạng internet” có nhiệm vụ thiết kế modul điều khiển giám sát cách truyền thông qua mạng internet Kết luận Luận văn giải đƣợc vấn đề sau: - Tìm hiểu cách thức truyền thơng qua mạng internet - Tìm hiểu cách nhúng wed server vào chip vi điều khiển - Xây dựng đƣợc modul điều khiển giám sát qua mạng truyền dẫn internet - Nhƣ modul điều khiển giám sát nghiên cứu luận văn hoàn toàn đáp ứng đƣợc yêu cầu chất lƣợng điều khiển giám sát cho hồ điều hòa thành phố Hải Phòng có khả ứng dụng vào thực tế Ngoài ra, thấy việc xây dựng đƣợc modul điều khiển giám sát qua mạng có thể ứng dụng rộng dãi lĩnh vực điều khiển khác công nghiệp nhƣ sống hàng ngày Do khả có hạn, khối lƣợng cơng việc tƣơng đối nhiều nên luận án có thể nhiều thiếu sót, mong đƣợc góp ý Thầy cô bạn quan tâm đến lĩnh vực Kiến nghị Trong tƣơng lai đề tài có thể đƣợc phát triển theo hƣớng: - Thiết kế modul điều khiển giám sát hoạt động hệ thống đèn chiếu sáng công cộng qua mạng internet - Thiết kế modul điều khiển giám sát hoạt động cho nhà smart home qua mạng internet - Nghiên cứu xây dựng truyền nhận tín hiệu sử dụng mạng truyền dẫn internet phục vụ cho lĩnh vực điều khiển giám sát cơng nghiệp Hải Phòng, ngày 10 tháng năm 2015 HỌC VIÊN Nguyễn Quang Thư 65 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 75 of 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Đình Phú (2006) Giáo trình vi xử lý, ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp HCM Ngô Diên Tập (2003) Kỹ Thuật Vi Điều Khiển Với AVR, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Nguyễn Ngọc Khánh, Nguyễn Hiếu Nghĩa (2004) Hệ thống thu thập xử l ý liệu cho nhà thông minh, ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp HCM Dƣơng Minh Trí (1997) Sơ đồ chân linh kiện, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Tiếng Anh Datasheet ATMEGA32 Datasheet ENC28J60 File Help AVR Studio Các trang Web http://www.hocavr.com/index.php/vi/lectures/spi http://www.pic24.ru/doku.php/en/osa/ref/intro 10 http://mcu.banlinhkien.vn/threads/261/ 11 http://www.dieukhien.net 12 http://www.dientuvietnam.net/forums/vi-dieu-khien-avr-55/giao-thuc-tcp-ipva-web-server-voi-avr-87172/ 66 Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai - ... là: Nghiên cứu xây dựng hệ điều khiển giám sát hồ điều hòa thành phố Hải Phòng qua mạng internet” Mục đích nghiên cứu - Thực giao tiếp mạng phần cứng mạch điện tử với mạng Ethernet - Điều khiển. .. cho hồ chứa điều hòa thành phố Hải Phòng - Giám sát hoạt động máy bơm mực nƣớc hồ chứa điều hòa thành phố Hải Phòng Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu * Đối tƣợng nghiên cứu - Tìm hiểu vi điều khiển. .. 43 CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG XÂY DỰNG HỆ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT CÁC HỒ NƢỚC THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG SỬ DỤNG MẠNG TRUYỀN DẪN INTERNET 44 3.1 Sơ đồ mạch hệ điều khiển giám sát 44 3.1.1 Khối