Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị thông minh Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị thông minh Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị thông minh luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -o0o - NGUYỄN HỮU MẠNH XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ THÔNG MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HÀ NỘI NĂM 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN HỮU MẠNH XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ THÔNG MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS ĐINH VIẾT SANG HÀ NỘI NĂM 2016 Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị thơng minh LỜI CẢM ƠN Để hồn thành đề tài luận văn tốt nghiệp cách hoàn chỉnh, bên cạnh nỗ lực cố gắng thân cịn có hướng dẫn nhiệt tình q thầy động viên ủng hộ nhiệt tình gia đình bạn bè suốt trình học tập thực luận văn Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến thầy giáo Đinh Viết Sang, người hết lịng giúp đỡ, góp ý tạo điều kiện cho tơi hồn thành luận văn Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến quý thầy cô môn Công nghệ thông tin - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tận tình truyền đạt kiến thức quý báu tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình học tập nghiên cứu thực đề tài luận văn Cuối cùng, xin chân thành gửi lời cảm ơn đến người bạn góp ý khơng ngừng động viên cho thời gian thực đề tài Hà Nội, ngày 29 tháng 09 năm 2016 Người thực Nguyễn Hữu Mạnh Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị thông minh LỜI CAM ĐOAN Tôi Nguyễn Hữu Mạnh, cam đoan Luận văn tốt nghiệp cơng trình nghiên cứu thân hướng dẫn TS Đinh Viết Sang Kết luận văn trung thực, khơng chép tồn văn cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng Tác giả năm 2016 Nguyễn Hữu Mạnh Xác nhận giáo viên hướng dẫn mức độ hoàn thành Luận văn tốt nghiệp cho phép bảo vệ: Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Giáo viên hướng dẫn TS Đinh Viết Sang Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị thông minh DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT TCP: Transmission Control Protocol (Giao thức kiểm soát truyền tải) IP: Internet Protocol (Giao thức Internet) UART: universal asynchronous receiver/transmitter (truyền thông nối tiếp không đồng bộ) ACK: Acknowledging (tin báo nhận) DIY: Do it yourself (thực dự án độc lập) Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị thông minh DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Bảng thật giá trị vi sai RS485 20 Bảng 2.2: Chọn Data Format ADAM4520 .22 Bảng 2.3: Chọn tốc độ Baudrate (SW2) 22 Bảng 2.4: Đèn báo tín hiệu ADAM4520 23 Bảng 2.5: Tính ARDUINO 24 Bảng 2.6: Miêu tả chân kết nối 74HC595 27 Bảng 3.1 Tính SQLite hỗ trợ khơng hỗ trợ 42 Bảng 3.2: Mã lệnh nhóm DDL (Data Definition Language) 43 Bảng 3.3: Mã lệnh nhóm DML (Data Manipulation Language) 43 Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị thơng minh DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Hệ thống đèn Cảng hàng khơng Quốc tế Vinh 14 Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống điều khiển thiết bị 15 Hình 2.1: Hệ thống giao tiếp Rs485 17 Hình 2.2: Đường truyền vi sai 17 Hình 2.3: Biểu đồ dạng sóng .18 Hình 2.4: Phối hợp trở kháng đường truyền .18 Hình 2.5: Biểu đồ dạng sóng trường hợp phối hợp trở kháng lỗi .19 Hình 2.6: Biểu đồ dạng sóng trường hợp đặt sai vị trí trở kháng .19 Hình 2.7: Trạng thái giá trị 20 Hình 2.8: Bộ chuyển đổi ADAM 4520 .21 Hình 2.9: Sơ đồ ADAM4520 21 Hình 2.10: Thiết bị chuyển đổi RS485-Fiber 23 Hình 2.11: Sơ đồ chân kết nối ARDUINO .25 Hình 2.12: Sơ đồ chân IC 74HC595 26 Hình 2.13: Giản đồ thời gian hoạt động IC 74HC595 28 Hình 2.14: TCP Header .29 Hình 2.15: Mạch in Board kết nối .32 Hình 2.16: Module chuyển đổi TTL-RS485 .33 Hình 2.17: Sơ đồ dây Module chuyển đổi TTL – RS485 .33 Hình 2.18: Sơ đồ dây đấu nối điện trở đầu cuối mạng RS485 .34 Hình 2.19: Module Relay 16 kênh 35 Hình 3.1: Lưu đồ giải thuật mạch điều khiển thiết bị .37 Hình 3.2: Giao tiếp Master – Slave với đường truyền RS485 39 Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị thơng minh Hình 3.3: Giao tiếp TCP Server - Client 40 Hình 3.4: Lưu đồ xử lý Giao tiếp TCP Server - Client .40 Hình 3.5: Lưu đồ giải thuật máy chủ máy client 44 Hình 4.1: Kết chạy thử phần mềm .45 Hình 4.2: Thực kết nối thử phần cứng 46 Hình 4.3: Giao diện chương trình điều khiển chỗ kết hợp hệ thống nhắn tin nội .47 Hình 4.4: Giao diện chương trình điều khiển giám sát tổng thể .48 Hình 4.5: Thực tế hệ thống điều khiển đưa vào lắp đặt 48 Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị thông minh MỤC LỤC CHƯƠNG I TỔNG QUAN .14 1.1 Giới thiệu 14 1.2 Sơ đồ tổng quát hệ thống 15 CHƯƠNG II THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 17 2.1 Lý thuyết 17 2.1.1 Giao tiếp RS - 485: 17 2.1.2 Bộ chuyển đổi ADAM 4520: 21 2.1.3 Bộ chuyển đổi RS485-Fiber .23 2.1.4 ARDUINO UNO R3 24 2.1.5 IC 74HC595 .26 2.1.6 Giao thức TCP (Transmission Control Protocol): 28 2.2 Chi tiết mạch điện, kết nối 32 CHƯƠNG III THIẾT KẾ PHẦN MỀM 36 3.1 ARDUINO .36 3.1.1 Nhiệm vụ: 36 3.1.2 Lưu đồ giải thuật 37 3.2 Máy chủ máy nội 39 3.2.1 Nhiệm vụ: 39 3.2.2 Lưu đồ giải thuật 44 CHƯƠNG IV KIỂM THỬ VÀ TRIỂN KHAI HỆ THỐNG 45 4.1 Kiểm thử đánh giá kết đạt 45 4.2 Triển khai thực tế Cảng hàng không Quốc tế Vinh 47 KẾT LUẬN .50 Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị thông minh TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 PHỤ LỤC 52 PL1: Chương trình Arduino 52 PL2: Chương trình Server máy tính 64 10 Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị thông minh // calculate 8-bit CRC byte RS485::crc8 (const byte *addr, byte len) { byte crc = 0; while (len ) { byte inbyte = *addr++; for (byte i = 8; i; i ) { byte mix = (crc ^ inbyte) & 0x01; crc >>= 1; if (mix) crc ^= 0x8C; inbyte >>= 1; } } // end of for // end of while return crc; } // end of RS485::crc8 // send a byte complemented, repeated // only values sent would be (in hex): 58 Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị thông minh // 0F, 1E, 2D, 3C, 4B, 5A, 69, 78, 87, 96, A5, B4, C3, D2, E1, F0 void RS485::sendComplemented (const byte what) { byte c; // first nibble c = what >> 4; fWriteCallback_ ((c