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

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯNGÀNH CÔNG NGHỆ THÔNG TINMÃ NGÀNH : 0511ĐỀ TÀI :XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN GIA DỤNG QUA MẠNGLỜI CẢM ƠNLời đầu tiên chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cả quý thầy cô, những người đã tận tụy dạy dỗ, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho chúng tôi trong suốt năm năm học qua.Chúng tôi xin chân thành cảm ơn TS. Huỳnh Công Pháp thuộc bộ môn Công nghệ phần mềm, khoa Công nghệ thông tin, trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng, người đã hướng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ chúng tôi trong suốt thời gian làm đề tài.Và để có được kết quả như ngày hôm nay, chúng tôi rất biết ơn gia đình đã động viên, khích lệ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất trong suốt quá trình học tập cũng như quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp này.Xin chân thành cám ơn các bạn trong khoa Công nghệ thông tin – khóa 07, đặc biệt là các bạn lớp 07T2 đã ủng hộ, giúp đỡ, chia sẻ kiến thức, kinh nghiệm và tài liệu có được cho nhóm chúng tôi trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài.Một lần nữa xin chân thành cám ơnMỤC LỤCCHƯƠNG I : MỞ ĐẦU....................................................................................... 12I. Bối cảnh đề tài .............................................................................................. 12II. Mục đích, yêu cầu thiết kế và lý do chọn đề tài......................................... 12II.1. Mục đích ................................................................................................ 12II.2. Yêu cầu thiết kế...................................................................................... 12II.3. Lý do chọn đề tài.................................................................................... 13II.4. Đối tượng nghiên cứu............................................................................. 13II.5. Phương pháp triển khai........................................................................... 13II.5.1. Về mặt lý thuyết ............................................................................... 13II.5.2. Công cụ hỗ trợ................................................................................. 14CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................. 15I.1. Giao thức TCPIP .................................................................................... 15I.1.1. Giới thiệu tổng quan .......................................................................... 15I.1.2. Kiến trúc TCPIP ............................................................................... 16I.1.2.1. Lớp truy xuất mạng (Network Access layer) .................................... 18I.1.2.2. Lớp liên mạng (Internet Layer) ........................................................ 19I.1.2.3. Lớp giao vận (Transport layer)........................................................ 24I.1.2.4. Lớp ứng dụng (Application layer).................................................... 31II. Cơ sở lý thuyết mạch .................................................................................. 31II.1. Chip hỗ trợ kết nối Ethernet ENC28J60 ................................................ 31II.1.1 Sơ đồ chân Chip ENC28J60 .............................................................. 31II.1.2 Các khối phần cứng cơ bản trong ENC28J60 .................................... 33II.1.3 Sơ đồ sử dụng ENC28J60 để kết nối Ethernet.................................... 34II.1.4. Tập lệnh giao tiếp............................................................................. 35II.2. Chip ATmega32 ..................................................................................... 35II.2.1 Giới thiệu .......................................................................................... 35II.2.2. Tại sao sử dụng AVR ........................................................................ 36II.3. Chip DS1307.......................................................................................... 37CHƯƠNG III : CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG ................................. 44I. Sơ đồ tổng quan............................................................................................ 44I.1 Nguồn....................................................................................................... 44I.2 Giao tiếp cổng COM................................................................................. 44I.3 Giao tiếp Ethenet với vi điều khiển ........................................................... 44I.4 Giao tiếp giữa các thiết bị với vi điều khiển .............................................. 45II. Sơ đồ mạch nguyên lý ................................................................................. 45II.1 Mạch nguồn ............................................................................................ 46 II.1.1 Nguồn 5V .......................................................................................... 46II.1.2 Nguồn 3V .......................................................................................... 46II.3 Mạch Ethenet .......................................................................................... 47II.4 Mạch cổng Serial port ............................................................................. 47II.5 Mạch cổng RJ45...................................................................................... 48II.6 Mạch ISP ................................................................................................ 48CHƯƠNG IV: CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH HỆ THỐNG .......................... 50I. Các module chính ......................................................................................... 50I.1. Các module gao thức TcpIp trong ENC28j60 ......................................... 50I.2. Module giao thức Ethernet ....................................................................... 50I.2.1. Cấu trúc 1 frame Ethernet ..................................................................... 50I.2.2. Hàm xử lý giao thức ethernet ............................................................. 51I.3. Module giao thức IP ................................................................................ 52I.3.1. Cấu trúc của gói IP như sau .............................................................. 52I.3.2. Hàm xử lý giao thức IP ...................................................................... 53I.4. Module giao thức ICMP .......................................................................... 55I.5. Module giao thức UDP ............................................................................ 55I.6. Module giao thức TCP............................................................................. 56I.7. Module giao thức DHCP ......................................................................... 59I.7.1. Giao thức DHCP ............................................................................... 59I.7.2. Cơ chế làm việc của DHCP ............................................................... 59I.8. Module giao thức ARP ............................................................................ 60I.8.1. Cấu trúc của gói arp.......................................................................... 60I.8.2. Hàm xử lý giao thức arp .................................................................... 61I.9. Module giao thức HTTP .......................................................................... 62I.9.1. Hoạt động giao thức HTTP................................................................ 62I.9.2. Cấu trúc các bản tin HTTP ................................................................ 63II. Chức năng của hệ thống ............................................................................. 67II.1 LAMPS CONTROL................................................................................ 67II.2 FAN CONTROL ..................................................................................... 68II.3 AUTO TIMES ........................................................................................ 68II.4 ANTITHEFT ......................................................................................... 68III. DEMO........................................................................................................ 68III.1. Thiết lập địa chỉ tĩnh cho Web Server ................................................... 68III.2. Kiểm tra kết nối từ PC tới mạch Web Server......................................... 68III.3 Thiết lập use –pass trong lớp ntAVRnet.h .............................................. 69III.4 Đăng nhập trang web điều khiển của mạch ............................................ 69 III.5. Trang chủ Web Server .......................................................................... 69CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN................................... 71I. Những điểm đã đạt được của đề tài............................................................. 71I.1. Phần lý thuyết .......................................................................................... 71I.2. Phần mạch ............................................................................................... 71I.3. Phần chương trình ................................................................................... 71II. Hướng phát triển trong tương lai .............................................................. 72II.1 Sử dụng màn hình cảm ứng ..................................................................... 72II.2 Sử dụng IC ATmega128.......................................................................... 72II.3 Tích hợp thêm các cảm biến: ................................................................... 73II.4 Sử dụng Camera ...................................................................................... 73TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 74Ngày 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.Xây dựng hệ thống điều khiển các thiết bị điện qua mạng Internet