Đồ án Thiết kế và thi công hệ thống chấm công tự động (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Thiết kế và thi công hệ thống chấm công tự động (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN- ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG CHẤM CÔNG TỰ ÐỘNG GVHD: Th.S Lê Minh SVTH: Nguyễn Anh Tú MSSV: 10119068 SVTH: Võ Tuấn Vũ MSSV: 10119045 S K L 0 0 3 2 1 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2014
2. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG CHẤM CÔNG TỰ ĐỘNG GVHD:Th.S Lê Minh SVTH: Nguyễn Anh Tú -10119068 SVTH: Võ Tuấn Vũ - 10119045 Tp. Hồ Chí Minh - 07/2014
3. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SPKT TPHCM CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Khoa Điện - Điện Tử Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Bộ Môn Điện Tử Viễn Thông Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 201 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Bản nhiệm vụ này đƣợc đóng vào trang nhất của cuốn Đồ án) Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Anh Tú Lớp: 091190A MSSV: 10119068 Họ tên sinh viên 2: Võ Tuấn Vũ Lớp: 091190B MSSV: 10119045 1. Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG CHẤM CÔNG TỰ ĐỘNG 2. Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu): 3. Ngày giao nhiệm vụ ĐATN: 4. Ngày bảo vệ 50% ĐATN: 5. Ngày hoàn thành và nộp về khoa: 6. Giáo viên hƣớng dẫn: Phần hƣớng dẫn: 1 2 3. Nội dung và yêu cầu ĐATN đã thông qua Khoa và Bộ môn Ngày tháng năm 2014 TRƢỞNG KHOA GV HƢỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) (Ký và ghi rõ họ và tên) GV PHẢN BIỆN (một hoặc hai) CN BỘ MÔN (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)
4. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SPKT TPHCM CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Khoa Điện - Điện Tử Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Bộ Môn Điện Tử Viễn Thông Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Bản lịch trình này đƣợc nộp kèm theo cuốn ĐATN) Họ tên sinh viên 1: NGUYỄN ANH TÚ Lớp:091190A MSSV: 10119068 Họ tên sinh viên 2: VÕ TUẤN VŨ Lớp:091190B MSSV: 10119045 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG CHẤM CÔNG TỰ ĐỘNG STT Tuần/ngày Nội dung 1. 24/02 – 02/03 Đăng kí đề tài, nhận nhiệm vụ đồ án,tìm hiểu đề tài Thiêt kế phần cứng giao tiếp đƣợc với máy tính qua cổng 2. 03/03 – 15/03 RJ45 Tạo 1 cơ sở dữ liệu bao gồm những thông tin cơ bản của 3. 17/03 – 29/03 nhân viên Truy xuất dữ liệu giữa cơ sở dữ liệu đƣợc tạo và mạch phần 4. 31/03 – 19/03 cứng Mở rộng và hoàn thiện phần cứng.Xây dựng cơ sở dữ liệu 5. 21/04 – 12/05 quản lý 6. 19/05 – 07/06 Hoàn thiện cơ sở dữ liệu. Chỉnh sửa và hoàn thiện các chức năng trên phần mềm máy 7. 09/06-09/07 tính. 8. 13/07 – 28/07 Viết báo cáo DATN và làm môn hình sản phẩm. Chỉnh sữa,hoàn thiện báo cáo. 9. 28/07-1/8 GV HƢỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên)
5. Đồ án tốt nghiệp Trang i Lời Cảm Ơn Suốt trong quá trình học tập vừa qua, đƣợc sự quan tâm giúp đỡ của ban giám hiệu nhà trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kĩ Thuật Thành Phố HCM, các Thầy Cô khoa Điện-Điện tử, bộ môn Điện Tử Viễn Thông và các khoa khác, nay nhóm thực hiện đề tài hoàn thành khóa học của mình. Nhóm thực hiện đề tài xin gửi lời cảm ơn chân thành tới: Quý Thầy Cô ban giám hiệu, quý Thầy Cô khoa Điện-Điện tử đặc biệt là quý Thầy,Cô bộ môn Điện Tử Viển Thông đã dạy bảo tận tình cho nhóm thực hiện đề tài trong suốt quá trình học tập và rèn luyện trong trƣờng ĐH SPKT TP.HCM. Quý Thầy Cô đã cung cấp các kiến thức và tài liệu cần thiết để nhóm có thể thực hiện đƣợc đồ án tốt nghiệp này. Đặc biệt xin gửi lời cảm ơn đến thầy hƣớng dẫn đồ án Th.S Lê Minh đã hỗ trợ rất nhiều về các kiến thức liên quan và phƣơng pháp nghiên cứu để có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. Bên cạnh đó nhóm thực hiện đề tài cũng cảm ơn bạn bè, gia đình đã động viện giúp đỡ về mặt vật chất cũng nhƣ tinh thần cho nhóm thực hiện đề tài làm tốt đề tài của mình. Mặc dù nhóm thực hiện đề tài đã cố gắng rất nhiều trong quá trình làm đề tài. Nhƣng cũng không tránh khỏi thiếu sót, kính mong các thầy cô, các bạn đóng góp ý kiến để đề tài đƣợc hoàn thiện hơn. Cuối cùng nhóm thực hiện đề tài xin chúc các thầy cô và các bạn sƣc khỏe và thành công. Xin chân thành cảm ơn! TPHCM, ngày tháng năm 2014 Nhóm thực hiện đồ án. Nguyễn Anh Tú Võ Tuấn Vũ Lời Cảm Ơn
6. Đồ án tốt nghiệp Trang ii MỤC LỤC Trang Trang bìa lót Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp Lịch trình thực hiện đồ án tốt nghiệp Lời Cảm Ơn i MỤC LỤC ii LIỆT KÊ HÌNH iv LIỆT KÊ BẢNG v LIỆT KÊ TỪ VIẾT TẮT vi TÓM TẮT vii ABSTRACT viii Chƣơng 1: GIỚI THIỆU 1 1.1.Vai trò và ứng dụng công nghệ hiện nay 1 1.2. Mục đích của đề tài 1 1.3. Mục tiêu nghiên cứu 2 1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu 3 1.5. Phạm vi nghiên cứu 3 1.6. Bố cục báo cáo 3 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5 2.1. Vi xử lý PIC 18F4550 5 2.1.1 Giới thiệu về vi xử lý PIC 18F4550 5 2.1.2 Những tính năng của vi xử lý PIC 18F4550 5 2.2. Module Ethernet 28j60 và chuẩn giao tiếp SPI 6 2.2.1. Module Ethernet 6 2.2.1.1 Giới thiệu 6 2.2.1.2 Khung truyền 6 2.2.1.3 Đặc tính điện 7 2.2.2 Chuẩn giao tiếp SPI 8 2.2.3 Module Ethernet ENC28J60 9 2.2.3.1 Chip ENC28J60 10 2.2.3.2 Giao tiếp giữa PIC 18F4550 với module ethernet ENC28J60. 10 2.3. Ma trận phím 4x4 12 2.3.1 Cấu tạo 12 2.3.2 Nguyên lý quét phím 12 2.3.3 Lƣu đồ thuật toán quét phím 13 Chƣơng 3: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 14 3.1. Sơ đồ khối hệ thống 14 3.2 Chức năng các khối 14 3.3 Thiết kế và xây dựng hệ thống 15 3.3.1 Thiết kế 15 3.3.2 Xây dựng hệ thống 16 3.3.2.1 Mạch nguyên lý 16 3.4 Phân tích chƣơng trình cho vi xử lý. 18 3.4.1 Yêu cầu chƣơng trình cho vi xử lý 18 MỤC LỤC
7. Đồ án tốt nghiệp Trang iii 3.4.2 Giải quyết(Lƣu đồ) 18 3.4.2.1 Chƣơng trình chính 18 3.4.2.2 Chƣơng trình con Quetphim() 19 3.4.2.3 Chƣơng trình con quet() 20 3.5 Phân tích chƣơng trình quản lý dữ liệu trên máy tính 21 3.5.1 Yêu cầu chƣơng trình quản lý dữ liệu. 22 3.5.2 Giải quyết 22 3.5.2.1 Sơ đồ hoạt động của chƣơng trình quản lý dữ liệu trên máy tính. 22 3.5.2.2 Lƣu đồ form “Cập nhật HS nhân viên”. 23 3.5.2.3 Lƣu đồ form “Tìm kiếm HS nhân viên”. 24 3.5.2.4 Lƣu đồ form “Chấm công tự động”. 24 3.5.2.5 Lƣu đồ form “Chấm công thủ công” 26 3.5.2.6 Lƣu đồ form “Cập nhật ngày lƣơng”. 26 3.5.2.7 Lƣu đồ form “Bảng lƣơng và ngày công” 27 3.5.2.8 Lƣu đồ form “Đăng nhập”. 27 Chƣơng 4: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC 28 4.1 Phần cứng 28 4.2 Phần mềm 28 Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 33 5.1 Kết luận 33 5.1.1 Phần cứng. 33 5.1.2 Phần mềm. 33 5.2 Hƣớng phát triển 33 PHỤ LỤC 34 MÃ NGUỒN CHƢƠNG TRÌNH 34 Vi điều khiển PIC 18F4550 34 Giao diện chƣơng trình chính 40 Form cập nhật thông tin nhân viên 42 Form tìm kiếm thông tin nhân viên 46 Form chấm công tự động 58 Form chấm công thủ công 54 Form cập nhật ngày lƣơng nhân viên 57 Form báo cáo ngày công và lƣơng nhân viên 62 Form đăng nhập quyền quản lý 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 MỤC LỤC
8. Đồ án tốt nghiệp Trang iv LIỆT KÊ HÌNH Hình 2.1: PIC18F4550 thực tế. 5 Hình 2.2: Khung truyền dữ liệu. 7 Hình 2.3: Mã hóa Manchester. 8 Hình 2.4: SPI giữa chip Master với 3 chip Slave thông qua 4 đƣờng dẫn. 9 Hình 2.5: Quá trình truyền 1 gói dữ liệu thực hiện bởi module SPI. 10 Hình 2.6: Module Ethernet ENC28J60 thực tế. 10 Hình 2.7 Sơ đồ khối ENC28J60. 11 Hình 2.8: Kết nối phần cứng giữa PIC 18F4550 với ENC28J60. 11 Hình 2.9: Ma trận phím 4x4. 12 Hình 3.1: Sơ đồ khối tổng quát hệ thống. 14 Hình 3.2 Khối xử lý trung tâm. 16 Hình 3.3 Bộ nguồn cho mạch. 16 Hình 3.4 khối hiển thị và header. 17 Hình 3.5 Khối cảm biến hồng ngoại. 17 Hình 3.6 Lƣu đồ chƣơng trình chính. 19 Hình 3.7 Lƣu đồ chƣơng trình con Quetphim(). 20 Hình 3.8 Lƣu đồ chƣơng trình con quet(). 21 Hình 3.9Lƣu đồ chƣơng trình quét mã phím. 22 Hình 3.10Sơ đồ hoạt động của chƣơng trình quản lý dữ liệu trên máy tính. 23 Hình 3.11Lƣu đồ form Cập nhật HS nhân viên. 24 Hình 3.12 Lƣu đồ form “Tìm kiếm HS nhân viên”. 25 Hình 3.13Lƣu đồ form chấm công tự động. 26 Hình 3.14Lƣu đồ form chấm công thủ công. 27 Hình 3.15 Lƣu đồ form cập nhật ngày lƣơng nhân viên. 27 Hình 3.16 Lƣu đồ form báo cáo bảng lƣơng và ngày công. 27 Hình 3.17Lƣu đồ form đăng nhập. 27 Hình 4.1 Phần cứng thi công. 29 Hình 4.2 Giao diện phần mềm. 29 Hình 4.3 Giao diện cập nhật hồ sơ nhân viên. 29 Hình 4.4 Giao diện tìm kiếm thông tin nhân viên. 30 Hình 4.5 Giao diện chấm công tự động. 30 Hình 4.6 Giao diện chấm công thủ công. 31 Hình 4.7 Giao diện cập nhật ngày công và lƣơng nhân viên. 31 Hình 4.8 Giao diện báo cáo lƣơng nhân viên. 31 Hình 4.9 Giao diện đăng nhập hệ thống. 31 LIỆT KÊ HÌNH
9. Đồ án tốt nghiệp Trang v LIỆT KÊ BẢNG Bảng 1.1 Liệt kê linh kiện trong mạch 64 LIÊT KÊ BẢNG
10. Đồ án tốt nghiệp Trang vi LIỆT KÊ TỪ VIẾT TẮT LIỆT KÊ TỪ VIẾT TẮT
11. Đồ án tốt nghiệp Trang vii TÓM TẮT Ngày nay, khoa học công nghệ phát triển đã cho ra nhiều thiết bị và hệ thống hữu ích trong cuộc sống nhƣ hệ thống chấm công tự động tại các công sở,hệ thống nhà thông minh, Hệ thống này đƣợc xây dựng và áp dụng trong thực tế với nhiều lợi ích. Với mong muốn nghiên cứu và xây dựng một hệ thống chấm công tự động đáp ứng nhu cầu thuận lợi nhất trong việc quản lý thông tin,ngày công và lƣơng của nhân viên trong một công ty , nhóm nghiên cứu quyết định lựa chọn đề tài " Thiết kế và thi công hệ thống chấm công tự động" với những nội dung cơ bản sau :  Thiết kế board mạch thu thập dữ liệu và điều khiển thiết bị truyền dữ liệu với máy tính thông qua chuẩn giao tiếp Ethernet.  Xây dựng cơ sở dữ liệu bằng SQL để quản lý các thông tin nhân viên.  Thiết kế phần mềm trên máy tính kết nối cơ sở dữ liệu đã xây dựng sẵn và thực hiện tính lƣơng nhân viên dự trên ngày công cập nhật đƣợc qua hệ thống hoặc đánh giá chính xác về thành tích để xét khen thƣởng cuối năm. Từ nội dung trên nhóm thực hiện đề tài đã tạo ra sản phẩm đơn giản,gọn nhẹ,hoạt động ổn định,có nghĩa thực tiễn và ứng dụng thực tế cao.Mô hình đƣợc xây dựng dựa trên các thành phần đơn giản,và dể sử dụng sau:  Microcontroler PIC 18F4550, linh kiện I/O(LCD), với độ tin cậy cao.  Mạch điều khiển đƣợc viết bằng ngôn ngữ C.  Phần mềm máy tính đƣợc viết bằng C# và xây dựng cơ sở dữ liệu bằng ngôn ngữ SQL server 2008. Nhóm thực hiện đề tài TÓM TẮT
12. Đồ án tốt nghiệp Trang viii ABSTRACT Nowadays, the technology science development have given many plant and useful system in life like the employees check-in systems is automatic at misses, This Systemis building and applling in practice with many benefitted. With who desire research and build information a check-in system automatic that meet the requirement most favorable at manage, manhour and tuberculum emolument, study group decide to select topic““Buiding the employees’ check-in system”,with the following contents :  Design data collection circuit and drive data communication equipment with Ethernet dealing computer passed fiducial.  Build database by SQL to manage staff informations.  Software design on database connection computer built and exec calculate staff emolument take parts on update manhour via th system. From simple compact product contents on topic executive group produced, action settle down, mean practice and highly actual Application. Model to construction base upon simple components, and despise later use:  Microcontroler PIC 18 F4550, input/output (LCD), component part with degree of confidence is high  The control circuit is written in C language .  Software written equal C# and build database bied SQL language server 2008. Topic executive Group. ABSTRACT
13. Đồ án tốt nghiệp Trang 1 Chƣơng 1 GIỚI THIỆU Chƣơng này sẽ trình bày tổng quát về đồ án bao gồm việc lựa chọn đề tài, đƣa ra các hƣớng giải quyết, mục tiêu nhiệm vụ và giới hạn nghiên cứu, liên hệ ý nghĩa thực tiễn và bố cục trong báo cáo. 1.1.Vai trò và ứng dụng công nghệ hiện nay Ngày nay xã hội phát triển, cuộc sống con ngƣời ngày càng văn minh và đƣợc nâng cao, nhu cầu về mọi mặt trong các lĩnh vực đời sống xã hội đều đòi hỏi cao hơn. Đặt biệt là nhu cầu giao tiếp,quản lý nhân sự cũng nhƣ theo dõi và làm việc từ xa. Cùng với đó là sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật đã đƣa chúng ta đến xã hội của công nghệ thông tin và hệ thống tự động. Có thể nói xung quanh chúng ta đâu đâu cũng hiện diện những ứng dụng tiên tiến của khoa học nhƣ hệ thống tự động đáp ứng những tiện ích trong công việc,học tập,sinh hoạt ,một cách dễ dàng. Và còn nhiều ứng dụng khác luôn vận động,chuyển biến và cải tiến không ngừng. Theo con đƣờng phát triển, đất nƣớc ta có xu thế hội nhập sâu rộng với thế giới, các công nghệ kỹ thuật tiên tiến cũng đã bắt đầu xâm nhập vào Việt Nam với tần suất mạnh hơn. Đặc biệt các thế hệ thiết bị tự động thông minh tối tân đƣợc các nhà sản xuất nổi tiếng trên thế giới phân phối chính thức tại nƣớc ta ngày một nhiều. Nhóm thực hiện đề tài là những ngƣời học tập và nghiên cứu trong lĩnh vực điện tử, công nghệ thông tin thì sự tác động của khoa học kỹ thuật càng mạnh mẽ.Điều này bắt buộc phải không ngừng nghiên cứu những ứng dụng cần thiết đáp ứng nhu cầu cấp thiết nhất cho cuộc sống. Từ cái nhìn tổng quan nhƣ trên nhóm quyết định chọn làm nền tảng cơ sở thực tiễn để đề ra đề tài nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin và điện tử cho đồ án tốt nghiệp lần này. 1.2. Mục đích của đề tài Hiện nay,sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật,công nghệ thông tin và xử lý lƣợng lớn dữ liệu lƣu trữ đang đặt ra nhiều yêu cầu cấp thiết về xây dựng các hệ thống tự động đáp ứng nhanh,chính xác,tiết kiệm thời gian và tăng nâng suất lao động. Bên cạnh đó nhằm đáp ứng yêu cầu vận dụng những kiến thức đã đƣợc học tập vào nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn với phƣơng châm”Học đi đôi với hành”.Nhóm thực hiện đồ án quyết định chọn thực hiện đề tài:” THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG CHẤM CÔNG TỰ ĐỘNG” nhằm đáp ứng yêu cầu quản lý thông tin nhân viên chặt chẽ nhất,hệ thống, xây dựng các thao tác chức năng Chƣơng 1 GIỚI THIỆU
14. Đồ án tốt nghiệp Trang 2 đến cơ sở dữ liệu.Từ đó, hệ thống giúp cập nhật đƣợc ngày công tự động,chính xác để tránh đƣợc những sai sót,nhầm lẫn nhƣ phƣơng pháp chấm công truyền thống. Nhóm thực hiện đề tài đã kế thừa và phát triển từ các đề tài khóa trƣớc cũng xây dựng các hệ thống kết nối giữa phần cứng với máy tính bằng ngôn ngữ lập trình.Đề tài này có một số điểm mới,tối ƣu và hoàn thiện hơn so với đề tài khóa trƣớc,cụ thể nhƣ:  Với ứng dụng chính là chấm ngày công cho nhân viên tại các công sở,sản phẩm thực hiện kết nối dữ liệu mạch điều khiển(PIC) với cơ sở dữ liệu thông qua giao điện thân thiện ngƣời dùng viết bằng Csharp thì đề tài đã mang lại ý nghĩa thực tiễn cao và ứng dụng thực tế trong cuộc sống.  Hệ thống cho phép xuất dữ liệu ra file excel để lƣu trữ,in,thống kê hoặc phục vụ cho ngƣời quản lý kiểm tra,đánh giá chính xác về ngày công,lƣơng nhân viên.  Việc kết nối giữa phần mềm trên máy tính và cơ sở dữ liệu cho phép ngƣời dùng thao tác trực tiếp lên dữ liệu. Bên cạnh đó,đề tài sẽ phục vụ tốt cho vấn đề nghiên cứu,học tập và hƣớng phát triển để hoàn thiện tốt sản phẩm. 1.3. Mục tiêu nghiên cứu Sau khi đƣợc sự chấp nhận của Thầy hƣớng dẫn về đề tài nghiên cứu, nhóm thực hiện đồ án đã tiến hành tìm hiểu thông tin về các lý thuyết liên quan thông qua internet, tham khảo các bài báo cáo của các nhóm trƣớc về các chủ để có liên quan, nghiên cứu sách, học hỏi từ bạn bè thầy cô.Nhóm thực hiện đề tài đã thiết kế và thi công hoàn thành hệ thống chấm công với mục tiêu sau:  Xây dựng hệ thống phần cứng với vi điều khiển PIC18F4550 chạy ổn định,ứng dụng những tính năng mở rộng đƣợc hỗ trợ trong PIC18F4550 so với vi điều khác.  Thực hiện kết nối và truyền dữ liệu giữa phần cứng với máy tính trong mạng Ethernet theo giao thức TCP/IP.  Tìm hiểu về hệ quản trị cơ sở dữ liệu để xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu.Qua đó, thực hiện kết nối giữa phần mềm quản lý trên máy tính với cơ sở dữ liệu,xây dựng các thao tác tƣơng tác trực tiếp đến cơ sở dữ liệu.  Sau khi có đƣợc sản phẩm thì tiến hành các trƣờng hợp xảy ra,thu thập dữ liệu,hành ảnh để đƣa ra nhận xét và đánh giá cuối cùng về đồ án tốt nghiệp. Chƣơng 1 GIỚI THIỆU
15. Đồ án tốt nghiệp Trang 3 1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu Nhóm thực hiện đề tài có các phƣơng pháp nghiên cứu nhƣ sau:  Phƣơng pháp tham khảo các mô hình thực tế.  Phƣơng pháp tham khảo luận văn các khóa trƣớc.  Phƣơng pháp lý thuyết.  Phƣơng pháp thực nghiệm. 1.5. Phạm vi nghiên cứu Do giới hạn về thời gian nghiên cứu cũng nhƣ kiến thức chuyên ngành nên nhóm thực hiện đề tài chỉ tập trung nghiên cứu một số vấn đề chính trong đề tài:  Tìm hiểu về hệ quản trị cơ sở dữ liệu SQL server.  Xây dựng ứng dụng PC qua phần mềm C#.  Xây dựng và thi công phần cứng bằng công cụ Orcad,ngôn ngữ C.  Xây dựng cơ sở dữ liệu bằng ngôn ngữ try vấn SQL server.  Giao tiếp giữa phần cứng với PC,kết nối phần mếm ứng dụng với cơ sở dữ liệu. 1.6. Bố cục báo cáo Bố cục của báo cáo bao gồm những phần chính sau: Chƣơng 1: GIỚI THIỆU Chƣơng này sẽ trình bày tổng quát về đồ án bao gồm việc lựa chọn đề tài,cơ sở lý thuyết liên quan,nhiệm vụ và phƣơng pháp nghiên cứu.Từ đó có đƣa ra mục tiêu nghiên cứu và trình bày nội dung tổng quát của mỗi chƣơng trong báo cáo. Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trong chƣơng này sẽ giới thiệu những kiến thức cơ bản có liên quan đến đồ án, là những kiến thức cơ sở làm nền tảng để tiến hành nghiên cứu, phát triển ứng dụng và tạo ra sản phẩm. Chƣơng 3: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Ở chƣơng này sẽ trình bày chi tiết về sơ đồ khối hệ thống,mạch nguyên lý,mach layout,giải thích nguyên lý hoạt động và lƣu đồ giải thuật của vi xử lý. Chƣơng 4: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC Chƣơng này sẽ trình bày toàn bộ kết quả nghiến cứu của đồ án bao gồm: những hình ảnh thu đƣợc từ quá trình chạy thử nghiệm, giải thích nguyên lý hoạt động của sản phâm và hƣớng dẫn sử dụng sản phẩm. Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Chƣơng 1 GIỚI THIỆU
16. Đồ án tốt nghiệp Trang 4 Chƣơng này sẽ trình bày nhƣng ƣu và nhƣợc điểm của hệ thống. Những điều làm đƣợc và chƣa làm đƣợc đồng thời đƣa ra hƣớng phát triển và mở rộng cho đề tài. Chƣơng 1 GIỚI THIỆU
17. Đồ án tốt nghiệp Trang 5 Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chƣơng này sẽ trình bày kiến thức nền tảng nghiên cứu trong đồ án. Tìm hiểu sơ lƣợc về vi điều khiển PIC 18F4550,mô hình chuẩn giao tiếp Ethernet,nội dung lý thuyết liên quan đến đề tài nghiên cứuvà thuật toán. 2.1. Vi xử lý PIC 18F4550 2.1.1 Giới thiệu về vi xử lý PIC 18F4550 PIC là viết tắt của “Programmable Intelligent Computer”.Họ vi điều khiển RISC đƣợc sản xuất bởi công ty Microchip Technology. PIC18F4550 là vi điều khiển thuộc nhóm cao cấp trong dòng vi điều khiển PIC18 – hiệu suất tính toán lớn, giá cả phù hợp - độ bền cao, dung lƣợng bộ nhớ chƣơng trình đƣợc nâng cấp. Ngoài ra chúng còn đƣợc thiết kế để phù hợp cho những ứng dụng có hiệu suất cao, ít tiêu tốn năng lƣợng. Hình 2.1: PIC18F4550 thực tế. 2.1.2 Những tính năng của vi xử lý PIC 18F4550  Tần số hoạt động:DC-48MHz.  Bộ nhớ chƣơng trình (Bytes): 32768  Bộ nhớ chƣơng trình (chỉ định):16384  Bộ nhớ dữ liệu(Bytes): 2048  Bộ nhớ EEPROM dữ liệu (Bytes): 256  Nguồn ngắt: 20  Cổng I/O: port A,B,C,D,E  Timers: 4  Module Capture/Compare/PWM: 1  Module Capture/Compare/PWM cải tiến: 1  Module Universal Serial Bus (USB): 1  Streaming Parallel Port (SPP): có  Module 10-bit Analog-to Digital: 13 kênh vào. Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
18. Đồ án tốt nghiệp Trang 6  Bộ so sánh(comparator):2.  Reset( and Delays):POR,BOR,RESET Instruction,Strack Full,Strack underflow(PWRT,OST),MCLR(optional),WDT.  Programmable Low-voltage Detect: có.  Programmable Brow-out Reset: có  Instruction Set: 75 Instruction;83 with Extended Intruction Set enabled.  Packages:40-pin PDIP,44-pin QFN,44-pin TQFP. Với những tính năng trên, PIC18F4550 là vi điều khiển có hiệu năng cao,giá thành rẻ và đƣợc ứng dụng rộng rãi thiết bị nên nhóm thực hiện đồ án chọn thiết kế phần cứng giao tiếp với PC qua chuẩn SPI bằng vi điều khiển PIC18F4550. 2.2. Module Ethernet 28J60 và chuẩn giao tiếp SPI. 2.2.1. Module Ethernet 2.2.1.1 Giới thiệu Ethernet là kiểu mạng cục bộ (LAN) đang đƣợc sử dụng rộng rãi nhất hiện nay.Hiện thời công nghệ Ethernet thƣờng đƣợc sử dụng rộng rãi nhất là công nghệ sử dụng cáp xoắn đôi 10Mbps. Ethernet đã đƣợc phát minh ra tại trung tâm nghiên cứu Xerox Palo Alto vào những năm 1970 bởi tiến sĩ Robert M.Metcalfe.Nó đã đƣợc thiết kế với mục đích phục vụ nghiên cứu trong “Hệ thống công sở trong tƣơng lai”,bao gồm trạm cá nhân đầu tiên trên thế giới,trạm Xerox Alto.Trạm Ethernet đầu tiên chạy với tốc độ xấp xỉ 3Mbps.Chuẩn Ethernet 10Mbps đầu tiên đƣợc xuất bản năm 1980 bởi sự phối hợp phát triển của 3 hãng: DEC,Intel và Xerox.Chuẩn này có tên DIX Ethernet(lấy tên theo 3 chữ cái đầu tiên của mỗi hãng). Ủy ban 802.3 của IEEE đã lấy DIX Ethernet làm nền tảng phát triển. Năm 1985,chuẩn 802.3 đầu tiên đã ra đời với tên IEEE 802.3 Carrier Sense Multipe Access with Collition Detection(CSMA/CD). Ngày nay,chuẩn IEEE 802.3 là chuẩn chính thức của Ethernet.IEEE đã phát triển chuẩn Ethernet trên nhiều công nghệ truyền dẫn khác nhau vì thế có nhiều loại mạng Ethernet.Đặc biệt với phiên bản 100Mbit/s (Fast Ethernet,IEEE 802.3u),Ethernet ngày càng đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống công nghiệp. Bên cạnh việc sử dụng cáp đồng trục,đôi dây xoắn và cáp quang,gần đây Ethernet không dây(Wireless LAN,IEEE 802.11) cũng đang thu hút sự quan tâm lớn. 2.2.1.2 Khung truyền Các chuẩn Ethernet đều hoạt động ở tầng Data Link trong mô hình 7 lớp ISO vì thế đơn vị dữ liệu mà các trạm trao đổi với nhau là các khung (frame).Cấu trúc khung Ethernet nhƣ sau: Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
19. Đồ án tốt nghiệp Trang 7 Hình 2.2: Khung truyền dữ liệu. Một khung truyền (frame) của Ethernet bao gồm các phần sau:  Phần mở đầu: 7 bytes (không đƣợc tính vào kích thƣớc frame của Ethernet )  Tất cả các byte đều có giá trị 10101010  Đƣợc dùng để đồng bộ đồng hồ giữa nơi nhận và gửi frame  SFD (Start frame delimiter): 1 byte (không đƣợc tính vào kích thƣớc.  Ethernet frame)  Byte này có giá trị 10101011  Đƣợc dùng để đánh dấu bắt đầu một frame  Tuy vậy, không có end-frame-delimieter cho Ethernet frame. Việc thêm bit/byte (stuffing) cũng không đƣợc sử dụng cho các bit thông tin. Kết thúc của một frame đƣợc phát hiện bằng việc sử dụng tín hiệu vật lý.  Địa chỉ nơi đến: 6 bytes  Đây là địa chỉ MAC của Ethernet card nơi đến  Ý nghĩa của bit thấp nhất xác định 6 bytes này: 0: địa chỉ unicast . 3 bytes đầu tiên đƣợc dùng để chỉ nhà sản xuất - 00-00-0C: CISCO - 00-00-3D: AT&T . bytes tiếp theo do nhà sản xuất quyết định 1: địa chỉ multicast . 01-80-C2-00-00-00: đƣợc dùng bởi các bridges cho giải thuật cây tản rộng (spanning trê algorithm). . FF-FF-FF-FF-FF-FF: địa chỉ quảng bá(broadcast). Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
20. Đồ án tốt nghiệp Trang 8  Ở chế độ hoạt động bình thƣờng, Ethernet chỉ tiếp nhận những frame có địa chỉ nơi đến trùng với địa chỉ (duy nhất) của nó, hoặc địa chỉ nơi đến thể hiện một thông điệp quản bá. Tuy vậy, hầu hết các Ethernet card đều có thể đƣợc đặt ở chế độ "promiscuous". Trong chế độ này, nó sẽ nhận tất cả các frame xuất hiện trong mạng LAN.  Địa chỉ nguồn: 6 bytes  Đây là địa chỉ MAC của Ethernet card nguồn  Loại/độ dài: 2 bytes  Có 2 loại cấu trúc Ethernet frame IEEE 802.3 MAC . Dùng để chỉ độ dài của Ethernet frame DIX Ethernet: đƣợc công bố bởi DEC, Intel và Xeror vào năm 1980 (phổ biến hơn) . Dùng để chỉ giao thcs của lớp phía trên . 0800: IP . 0860: ARP  Phần thông tin: từ 46 tới 1500 bytes:  Do kích thƣớc frame tối thiểu là 64 bytes, kích thƣớc tối thiểu của phần thông tin là 64-18=46 bytes.  Kích thƣớc phần thông tin tối đa là 1500 bytes. Do đó, kích thƣớc gói IP trong Ethernet tối đa là 1500 bytes, đây cũng là một trong ba kích thƣớc gói IP thông dụng nhất (40, 576, 1500).  FCS (Frame Check Sequence): 4 bytes  Chứa mã kiểm tra CRC 312 bits. 2.2.1.3 Đặc tính điện Tín hiệu Ethernet đƣợc mã hóa theo mã Manchester. Mã hóa Manchester sử dụng cách đảo ngƣợc mỗi bit trong khoảng thời gian của nó để đồng bộ và miêu tả bit.  Bit „0‟ Nửa chu kỳ đầu của bit là điện áp +V và nửa chu kỳ còn lại là điện áp –V.  Bit „1‟ Nửa chu kỳ đầu của bit là điện áp -V và nửa chu kỳ còn lại là điện áp + V. Hình 2.3: Mã hóa Manchester. Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
21. Đồ án tốt nghiệp Trang 9 2.2.2 Chuẩn giao tiếp SPI SPI (Serial Peripheral Inteface) là một chuẩn truyền thông nối tiếp tốc độ cao do hãng Motorola đề xuất. Đây là kiểu truyền thông Master-Slave, trong đó có 1 chip Master điều phối quá trình tuyền thông và các chip Slaves đƣợc điều khiển bởi Master vì thế truyền thông chỉ xảy ra giữa Master và Slave. SPI là một cách truyền song công (full duplex) nghĩa là tại cùng một thời điểm quá trình truyền và nhận có thể xảy ra đồng thời. SPI đôi khi đƣợc gọi là chuẩn truyền thông “4 dây” vì có 4 đƣờng giao tiếp trong chuẩn này đó là SCK (Serial Clock), MISO (Master Input Slave Output), MOSI (Master Ouput Slave Input) và SS (Slave Select). SCK: Xung giữ nhịp cho giao tiếp SPI, vì SPI là chuẩn truyền đồng bộ nên cần 1 đƣờng giữ nhịp, mỗi nhịp trên chân SCK báo 1 bit dữ liệu đến hoặc đi. Đây là điểm khác biệt với truyền thông không đồng bộ mà chúng ta đã biết trong chuẩn UART. Sự tồn tại của chân SCK giúp quá trình tuyền ít bị lỗi và vì thế tốc độ truyền của SPI có thể đạt rất cao. Xung nhịp chỉ đƣợc tạo ra bởi chip Master. MISO– Master Input / Slave Output: nếu là chip Master thì đây là đƣờng Input còn nếu là chip Slave thì MISO lại là Output. MISO của Master và các Slaves đƣợc nối trực tiếp với nhau. MOSI – Master Output / Slave Input: nếu là chip Master thì đây là đƣờng Output còn nếu là chip Slave thì MOSI là Input. MOSI của Master và các Slaves đƣợc nối trực tiếp với nhau. SS – Slave Select: SS là đƣờng chọn Slave cần giao tiếp, trên các chip Slave đƣờng SS sẽ ở mức cao khi không làm việc. Nếu chip Master kéo đƣờng SS của một Slave nào đó xuống mức thấp thì việc giao tiếp sẽ xảy ra giữa Master và Slave đó. Chỉ có 1 đƣờng SS trên mỗi Slave nhƣng có thể có nhiều đƣờng điều khiển SS trên Master ,tùy thuộc vào thiết kế của ngƣời dùng. Hình 2.4: SPI giữa chip Master với 3 chip Slave thông qua 4 đƣờng dẫn. Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
22. S K L 0 0 2 1 5 4