Luận Văn Xây dựng hệ thống điều khiển các thiết bị điện qua mạng Internet

Mở Đầu :
Ngày nay các thiết bị điện được sử dụng rộng rãi và là nhu cầu không thể thiếu trong đời sống của con người. Việc sử dụng các thiết bị năng luợng điện này sao cho hiệu quả, dễ dàng, tập trung là rất khó khăn. Hơn nữa việc sử dụng các thiết bị điện này trong không gian rộng lớn sao cho tiết kiệm,an toàn luôn là vấn đề quan tâm hàng đầu của nước ta.Với vấn đề đó nhóm em đã “Xây dựng hệ thống điều khiển các thiết bị điện qua mạng Internet”. Hệ thống giúp cho chúng ta có thể quản lý các thiết bị tập trung, dễ dàng và hiệu quả và nhanh chóng hơn. Ngoài ra hệ thống còn tích hợp các cảm biến, cài đặt thời gian hoạt động tự động cho các thiết bị giúp chúng ta sử dụng nguồn năng lượng điện tiết kiệm và an toàn hơn.
Mục đích:
Mục đích của đồ án tốt nghiệp này là xây dựng 1 hệ thông điều khiển từ xa một số thiết bị trong nhà qua mạng Internet, hệ thống mà qua mạng internet cho dù chúng ta đang ở đâu, dùng bất kỳ máy tính nào có kết nối internet cũng có thể điều khiển được các thiết bị của hệ thống, chúng ta có thể điều khiển tắt bật các thiết bị từ xa (đèn,quạt,hệ thống chống trộm .), giám sát được an ninh và quản lý nguồn năng lượng điện an toàn, hiệu quả hơn.
Yêu cầu thiết kế :
· Thiết kế Web Server với AVR có tính ổn định cao :
- Nhiều PC có thể điều khiển web server cùng lúc.
- Dễ dàng phát triển theo nhu cầu.
· Điều khiển được các thiết bị điện :
- Đóng ngắt tự động theo thời gian.
- Đóng ngắt tự động theo thông số môi trường.
- Điều khiển từ xa qua mạng Internet.
Đối tượng nghiên cứu
- Cách thức truyền dữ liệu qua giao thức TCP/IP và Web Server.
- Chip điều khiển ENC28J60 và ATmega32.
- Ngôn ngữ lập trình C cho AVR.
- Thiết kế mạch trên Orcad 16.5.
Về mặt lý thuyết
- Tìm hiểu các lớp kiến trúc và các module của trong giao thức TCP/IP.
- Tìm hiểu kiến trúc AVR qua IC ATmega32.
- Tìm hiểu lập trình Asembly và lập trình C cho AVR.
- Tìm hiểu các linh kiện điện tử liên quan : IC ENC28J60, IC 7805, ISP, MAX 232, IC AMS 1117, RELAY, SENSOR .
- Tìm hiểu các công nghệ liên quan đến hệ thống tự động báo cháy, chống trộm, an toàn và tiết kiệm nguồn năng lượng điện.
- Đưa ra một số định hướng để phát triển đề tài.
Công cụ hỗ trợ - Orcad 16.5 để thiết kế mạch nguyên lý và mạch in.
- Proteus 7.8 mô phỏng vài chức năng cơ bản của thiết bị.
- AVR Studio và WinAVR để hổ trợ lập trình C cho AVR.
- Free Commander và notepad ++ để quản lý và lập trình AVR.
- Hyper Terminal và Comman Prompt để kiểm tra kết nối mạng giữa mạch và PC.
- Burn-E Programmer để nạp chương trình vào IC.
Note : Bản full đầy đủ (Thuyết Minh + Slide BV + Source-Code )

MỤC LỤC
CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU 12
I. Bối cảnh đề tài 12
II. Mục đích, yêu cầu thiết kế và lý do chọn đề tài 12
II.1. Mục đích. 12
II.2. Yêu cầu thiết kế. 12
II.3. Lý do chọn đề tài 13
II.4. Đối tượng nghiên cứu. 13
II.5. Phương pháp triển khai 13
II.5.1. Về mặt lý thuyết 13
II.5.2. Công cụ hỗ trợ. 14
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 15
I.1. Giao thức TCP/IP. 15
I.1.1. Giới thiệu tổng quan. 15
I.1.2. Kiến trúc TCP/IP 16
I.1.2.1. Lớp truy xuất mạng (Network Access layer). 18
I.1.2.2. Lớp liên mạng (Internet Layer). 19
I.1.2.3. Lớp giao vận (Transport layer). 24
I.1.2.4. Lớp ứng dụng (Application layer). 31
II. Cơ sở lý thuyết mạch. 31
II.1. Chip hỗ trợ kết nối Ethernet -ENC28J60. 31
II.1.1 Sơ đồ chân Chip ENC28J60. 31
II.1.2 Các khối phần cứng cơ bản trong ENC28J60. 33
II.1.3 Sơ đồ sử dụng ENC28J60 để kết nối Ethernet 34
II.1.4. Tập lệnh giao tiếp. 35
II.2. Chip ATmega32. 35
II.2.1 Giới thiệu. 35
II.2.2. Tại sao sử dụng AVR 36
II.3. Chip DS1307. 37
CHƯƠNG III : CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG 44
I. Sơ đồ tổng quan. 44
I.1 Nguồn. 44
I.2 Giao tiếp cổng COM . 44
I.3 Giao tiếp Ethenet với vi điều khiển. 44
I.4 Giao tiếp giữa các thiết bị với vi điều khiển. 45
II. Sơ đồ mạch nguyên lý. 45
II.1 Mạch nguồn. 46
II.1.1 Nguồn 5V 46
II.1.2 Nguồn 3V 46
II.3 Mạch Ethenet 47
II.4 Mạch cổng Serial port 47
II.5 Mạch cổng RJ45. 48
II.6 Mạch ISP. 48
CHƯƠNG IV: CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH HỆ THỐNG 50
I. Các module chính. 50
I.1. Các module gao thức Tcp/Ip trong ENC28j60. 50
I.2. Module giao thức Ethernet. 50
I.2.1. Cấu trúc 1 frame Ethernet 50
I.2.2. Hàm xử lý giao thức ethernet 51
I.3. Module giao thức IP. 52
I.3.1. Cấu trúc của gói IP như sau. 52
I.3.2. Hàm xử lý giao thức IP 53
I.4. Module giao thức ICMP. 55
I.5. Module giao thức UDP. 55
I.6. Module giao thức TCP. 56
I.7. Module giao thức DHCP. 59
I.7.1. Giao thức DHCP 59
I.7.2. Cơ chế làm việc của DHCP 59
I.8. Module giao thức ARP. 60
I.8.1. Cấu trúc của gói arp. 60
I.8.2. Hàm xử lý giao thức arp. 61
I.9. Module giao thức HTTP. 62
I.9.1. Hoạt động giao thức HTTP 62
I.9.2. Cấu trúc các bản tin HTTP 63
II. Chức năng của hệ thống. 67
II.1 LAMPS CONTROL 67
II.2 FAN CONTROL 68
II.3 AUTO TIMES. 68
II.4 ANTI-THEFT 68
III. DEMO 68
III.1. Thiết lập địa chỉ tĩnh cho Web Server. 68
III.2. Kiểm tra kết nối từ PC tới mạch Web Server. 68
III.3 Thiết lập use –pass trong lớp ntAVRnet.h. 69
III.4 Đăng nhập trang web điều khiển của mạch. 69
III.5. Trang chủ Web Server. 69
CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 71
I. Những điểm đã đạt được của đề tài 71
I.1. Phần lý thuyết 71
I.2. Phần mạch. 71
I.3. Phần chương trình. 71
II. Hướng phát triển trong tương lai 72
II.1 Sử dụng màn hình cảm ứng. 72
II.2 Sử dụng IC ATmega128. 72
II.3 Tích hợp thêm các cảm biến: 73
II.4 Sử dụng Camera. 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO 74