TÌM HIỂU XÂY DỰNG HỆ ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG GIAO THỨC TCP-IP PHỤC VỤ THỬ NGHIỆM

LOGO
Giáo viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thị Hồng Hạnh
TÌM HIỂU XÂY DỰNG HỆ ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG GIAO THỨC TCP/IP PHỤC VỤ THỬ NGHIỆM
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ CHÍNH QUY
Đại học Quốc gia Hà Nội
Đại học Công nghệ
Nội dung đề tài
Xây dựng bộ phần cứng dùng vi điều khiển họ AVR

Kết nối bộ phần cứng với modem bằng giao thức TCP/IP.

Gửi nhận gói tín hiệu giữa máy tính với bộ phần cứng, bộ phần cứng với thiết bị ngoại vi (đối tượng thử nghiệm).

Thiết kế giao diện webpage thể hiện sự giao tiếp giữa máy tính với bộ phần cứng qua giao thức TCP/IP.
Nội dung đề tài
Tổng quan về giao thức TCP/IP
1
AVR và lập trình với AVR
2
Thiết kế bộ phần cứng sử dụng
giao thức TCP/IP
3
TÌM HIỂU XÂY DỰNG HỆ ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG GIAO THỨC TCP/IP PHỤC VỤ THỬ NGHIỆM

Khái niệm chung về TCP/IP.

Ứng dụng của TCP/IP.
Tổng quan về giao thức TCP/IP
1
Phần 1. Tổng quan về giao thức TCP/IP
Giao thức TCP/IP được phát triển từ mạng ARPANET và Internet được dùng như giao thức mạng và vận chuyển của

mô hình OSI – Open Systems Interconnection.
Phần 1. Tổng quan về giao thức TCP/IP

IP – Internet Protocol - là một giao thức kiểu không liên kết

TCP - Transmission Control Protocol - là một giao thức có liên kết

Một cổng TCP kết hợp với địa chỉ IP tạo thành một đầu nối TCP/IP (socket) duy nhất trong liên mạng. Một
đầu nối TCP/IP có thể tham gia nhiều liên kết với các đầu nối TCP/IP ở xa khác nhau.
Phần 1. Tổng quan về giao thức TCP/IP
Ứng dụng của TCP/IP
TÌM HIỂU XÂY DỰNG HỆ ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG GIAO THỨC TCP/IP PHỤC VỤ THỬ NGHIỆM

Tổng quan về AVR.

Mạch nạp và chương trình biên dịch cho AVR.
AVR và lập trình với AVR
2
Phần 2. AVR và lập trình với AVR
2.1. Tổng quan về AVR

Bộ phần cứng: sử dụng vi điều khiển họ AVR atmega32.

AVR là chip vi điều khiển 8 bits với cấu trúc tập lệnh đơn giản hóa

So với các chip vi điều khiển 8 bits khác, AVR có nhiều đặc tính ưu việt.
Phần 2. AVR và lập trình với AVR


2.1. Tổng quan về AVR

Đặc tính của AVR:

Ngôn ngữ lập trình đa dạng, đơn giản (ASM, C/C++).

Bộ nhớ chương trình Flash: lập trình lại nhiều lần, dung lượng lớn

SRAM (Ram tĩnh) lớn, bộ nhớ lưu trữ lập trình được EEPROM.

Tương thích nhiều chuẩn giao tiếp RS-232, I2C, SPI, TCP/IP…

Phần 2. AVR và lập trình với AVR
2.2. Lập trình với AVR
ATMEGA32
Mạch nạp AVR 910
Ngôn ngữ
lập trình
C/C++
Chương trình
biên dịch
WinAVR 2010
TÌM HIỂU XÂY DỰNG HỆ ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG GIAO THỨC TCP/IP PHỤC VỤ THỬ NGHIỆM

Khối nguồn.

Khối điều khiển.

Khối giao tiếp.

Khối chấp hành.
Thiết kế bộ phần cứng sử dụng

giao thức TCP/IP
3
Phần 3. Thiết kế bộ phần cứng sử dụng
giao thức TCP/IP
3.1. Khối nguồn
Bộ phần cứng hoạt động ở mức điện áp 3.3V, do đó khối khuồn phải đảm bảo nguồn ra Vout = 3.3V. Sử
dụng KA7085,ASM1117 3.3V, Nguồn cung cấp : Vin ~ 7-20V DC mắc theo sơ đồ:
Phần 3. Thiết kế bộ phần cứng sử dụng
giao thức TCP/IP
3.2. Khối điều khiển
Khối điều khiển sử dụng ATMega32 của Atmel, tần số thạch anh 16Mhz,tổng cộng có 40 chân, cung cấp
sẵn ngõ SPI để nạp chương trình .
Phần 3. Thiết kế bộ phần cứng sử dụng
giao thức TCP/IP
3.2. Khối điều khiển
Các cổng vào/ra không sử dụng của ATMega32 được đưa ra ngoài, sẵn sàng kết nối với các thiết bị ngoại vi
khác :
Phần 3. Thiết kế bộ phần cứng sử dụng
giao thức TCP/IP
3.3. Khối giao tiếp
Giao tiếp RS232

Hầu hết máy tính cá nhân hiện nay đềutrang bị 1 cổng COM hay c ổng nối tiếp RS232

Lập trình giao tiếp RS232 thông dụng,dễ dàng,có nhiều ứng dụng trong thực tế …
Phần 3. Thiết kế bộ phần cứng sử dụng
giao thức TCP/IP
3.3. Khối giao tiếp
Giao tiếp TCP/IP
Giao tiếp TCP/IP thiết kế với IC ENC28J60 dùng thạch anh 20Mhz, jack RJ45 tích hợp sẵn biến áp giúp tín

hiệu truyền tải không bị nhiễu
Phần 3. Thiết kế bộ phần cứng sử dụng
giao thức TCP/IP
3.4. Khối chấp hành
Khối chấp hành đơn giản là bật tắt 3 đèn LED mắc song song từ cổng A của Atmega bằng các thiết bị bắt
wifi.
Phần 3. Thiết kế bộ phần cứng sử dụng
giao thức TCP/IP
Mạch hoàn chỉnh
Phần 3. Thiết kế bộ phần cứng sử dụng
giao thức TCP/IP
Lập trình cho vi điều khiển:

Mạch nạp AVR 910.

Trình biên dịch AVR-GCC v4.03 thuộc bộ chương trình WinAVR 2010,thực hiện các công việc

Kết nối với modem,routers, đặt địa chỉ IP cho bộ phần cứng.

Kết nối với máy tính.

Thiết kế giao diện website giao tiếp giữa máy tính và bộ phần cứng

Truyền phát một số gói tín hiệu đơn giản: bật tắt 3 đèn LED, nhận biết phần cứng kết nối trên cổng D.
KẾT QUẢ
Kết nối với bộ phần cứng, kiểm tra kết nối bằng lệnh DOS
KẾT QUẢ
Thay đổi IP cho bộ phần cứng hay Routers
KẾT QUẢ
Giao diện webpage truy cập đến bộ phần cứng hoạt động như một mini web server, bật tắt các thiết bị ngoại vi:

KẾT LUẬN
Công việc đã hoàn thành:
-
Xây dựng bộ phần cứng và phần mềm giao tiếp với máy tính qua giao thức truyền thông TCP/IP.
-
Thiết kế giao diện giao tiếp giữa máy tính và bộ phần cứng đã xây dựng.
-
Gửi nhận một số gói tín hiệu đơn giản thông qua các thiết bị thu phát wifi, có thể kết nối nhiều thiết bị
cùng lúc,…
KẾT LUẬN
Giới hạn đề tài :
-
Cơ cấu chấp hành còn đơn giản .
-
Các gói tin gửi nhận đơn giản.
Phương hướng phát triển:
- Xây dựng cơ cấu chấp hành cho bộ phần cứng.
-
Kết nối với thiết bị ngoại vi khác,phần mềm mô phỏng phục vụ thử nghiệm
-
Phát triển thêm tính ưu việt cho bộ phần cứng: gửi nhận gói tín hiệu phức tạp hơn (email, âm thanh,
hình ảnh, ), bật tắt các thiết bị từ xa như các thiết bị trong nhà thông minh,…