Hệ thống điều khiển thiết bị điện tự động

Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

Lời cảm ơn
Lời đầu tiên cho phép tôi đợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo
ThS. Trần Thị Kim Oanh đã tận tình hớng dẫn, tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi
trong quá trình nghiên cứu và xây dựng đề tài.
Qua đây tôi cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu của các
thầy cô giáo khoa Công nghệ thông tin; Ban Giám đốc, nhân viên Công ty cổ
phần phầm mềm Trung Việt đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và làm
việc.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, anh em, bạn bè đã động viên cổ vũ
và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn
thành đồ án này.
Vì thời gian có hạn nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Rất
mong nhận đợc sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn sinh viên.
Xin chân thành cảm ơn!
Vinh, tháng 5 năm 2010
Sinh viên
Dơng Chí Thành

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin

1


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

Mục lục
Trang

1. Lý do chọn đề tài

1
1

2. Mục tiêu đề tài

1

Mở đầu

CHƯƠNG I. SƠ LƯợC Về Hệ THốNG THÔNG TIN QUảN Lý DựA TRÊN
CÔNG Cụ Sử DụNG

2

1.1 Hệ thống quản lý

2

1.1.1 Giới thiệu chung

2

1.1.2 Mục đích
1.1.3 Quá trình xây dựng hệ thống

2
3

1.1.3.1 Khảo sát xây dựng cấu trúc của MIS
1.1.3.2 Mua sắm, lắp đặt phần cứng của hệ thống

3
4

1.1.3.3 Lập trình hệ thống
1.1.3.4 Chạy thử và đào tạo ngời sử dụng

5
5

1.1.3.5 Bảo trì, nâng cấp hệ thống
1.2 Công cụ

5
6

1.2.1 NET Framework

6

1.2.1.1 Kiến trúc .NET Framework
1.2.1.2 CLR (Common Language Runtime)

7
8

1.2.2 Ngôn ngữ lập trình C#

9
11

CHƯƠNG II. Kỹ THUậT GHéP NốI Và ĐIềU KHIểN THIếT Bị NGOạI VI
QUA CổNG SONG SONG LPT
2.1 Kỹ thuật ghép nối thiết bị ngoại vi qua cổng song song LPT

11

2.1.1 Cổng song song

11

2.1.2 Cấu trúc cổng song song
2.1.3 ý nghĩa tín hiệu gửi ra chân máy in

12
13

2.1.4 Các thanh ghi

15
17

CHƯƠNG iII. PHÂN TíCH Và THIếT Kế Hệ THốNG
3.1 Lựa chọn hớng phân tích

17

3.2 Phân tích hệ thống về chức năng

17

3.2.1 Xây dựng biểu đồ phân cấp chức năng

17

3.2.2 Xây dựng biểu đồ luồng dữ liệu
3.2.2.1 Biểu đồ luồng dữ liệu mức khung cảnh

18
18

3.2.2.2 Biểu đồ luồng dữ liệu mức đỉnh
3.2.2.3 Biểu đồ luồng dữ liệu mức dới đỉnh

19
19

3.3 Phân tích hệ thống về dữ liệu

22

3.3.1 Thực thể liên kết
3.3.2 Thiết kế các bảng dữ liệu

22

23

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin

2


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

3.4 Thiết kế mạch điện

25

3.4.1 Sơ đồ chân tín hiệu

25

3.4.2 Mạch điện tử số
3.4.3 Sơ đồ mạch điện

26
27

CHƯƠNG IV. cài đặt và giới thiệu sản phẩm

29

4.1 Một số Modul chính

29

4.1.1 Modul Cấu hình thiết bị

29

4.1.2 Modul Điều khiển thiết bị
4.1.3 Modul Theo dõi thiết bị

31
33

4.1.4 Modul Kiểm tra trạng thái điều khiển
4.1.5 Modul xử lý in báo cáo

33
33

4.2 Giới thiệu chơng trình

36

4.2.1 Giao diện chính

36

4.2.2 Giao diện cấu hình hệ thống

36

4.2.3 Giao điện Cấu hình thiết bị
4.2.4 Giao diện điều khiển thiết bị

37
38

4.2.5 Giao diện theo dõi lịch điều khiển
4.2.6 Giao diện theo dõi nhật ký sử dụng

39
40

4.2.7
4.2.8

41
42

Giao diện theo dõi nhật ký đóng - mở thiết bị
Giao diện báo cáo nhật ký vận hành thiết bị
Chơng V. Đánh giá kết quả

43

5.1 Kết quả đạt đợc

43

5.1.1 Về lý thuyết

5.1.2 Về ứng dụng

43
43

5.2 Những hạn chế

43

5.3 Hớng phát triển đề tài

43
TàI LIệU THAM KHảO

45

Mở đầu
1. Lý do chọn đề tài
Thế ký 21 đánh dấu một bớc ngoặt lớn về Công nghệ thông tin trên
phạm vi toàn thế giới. Sự phát triển và ứng dụng Công nghệ thông tin ngày
nay không chỉ dừng ở lĩnh vực khoa học, kỹ thuật, công nghệ mà còn đợc đa
vào đời sống của con ngời, đánh dấu một thời kỳ mới với những thay đổi xã

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin

3


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

hội lớn lao. Một trong những kết quả ứng dụng tốt nhất của Công nghệ thông
tin vào đời sống con ngời đó là hệ thống Ngôi nhà thông minh với các chức
năng điều khiển tự động các thiết bị điện sử dụng trong ngôi nhà. Hệ thống
đã thành công trong việc đa ra giải pháp tự động hóa và quản lý toàn diện các
thiết bị điện.
Một thực trạng thờng xuyên xảy ra ở các trung tâm và trờng học hiện
nay đó là tình trạng lãng phí điện năng do các nguyên nhân chủ quan từ ngời
sử dụng do cha có hệ thống quản lý tối u để có thể thay thế con ngời trong
việc quản lý hoạt động của các thiết bị điện. Vì vậy nhu cầu xây dựng một hệ
thống quản lý và điều khiển các thiết bị điện là hết sức cần thiết.
Xuất phát từ những lí do trên, tôi lựa chọn đề tài Hệ thống quản lý
và điều khiển thiết bị điện tự động.
2. Mục tiêu đề tài
Tìm hiểu hệ thống thông tin quản lý và điều khiển thiết bị điện tự
động, trên cơ sở đó thiết kế hệ thống mới và phát triển hệ thống nhằm đem
lại mô hình quản lý và điều khiển thiết bị tiện lợi, chính xác.
3. Nội dung đề tài
Tìm hiểu về hệ thống thông tin quản lý dựa trên công cụ sử dụng
Tìm hiểu về kỹ thuật ghép nối và điều khiển thiết bị ngoại vi
Phân tích hệ thống, dựa vào đó để thiết kế hệ thống điều khiển các
thiết bị điện tự động.
Phát triển hệ thống
CHƯƠNG I. SƠ LƯợC Về Hệ THốNG THÔNG TIN QUảN Lý DựA
TRÊN CÔNG Cụ Sử DụNG
1.1 Hệ thống quản lý
1.1.1 Giới thiệu chung
Hệ thống thông tin quản lý (MIS), cũng đợc gọi là hệ thống thông
tin báo cáo, là nguyên bản của hệ thống thông tin trợ giúp quản lý, và chúng

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin

4


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

vẫn là một hệ thống chủ yếu và là một tập con của các hệ thống thông tin.
MIS, thông thờng dựa trên máy tính, thu thập và xử lý số liệu thành thông tin
và cung cấp các thông tin này cho các lãnh đạo ở mọi cấp quản lý, những ngời sử dụng chúng cho việc ra quyết định, lập kế hoạch, thực thi chơng trình
và kiểm soát hoạt động. Các báo cáo, màn hình hiển thị đợc sản sinh bởi hệ
thống thông tin quản lý cung cấp các thông tin mà các nhà quản lý đã xác
định trớc là thoả mãn các nhu cầu thông tin của họ. Các thông tin đợc định
nghĩa trớc này đợc trình bày dới dạng so sánh, xu hớng, bảng biểu, biểu đồ
và có cấu trúc tầng lớp từ tổng quát tới chi tiết.
1.1.2 Mục đích
Mục đích xây dựng hệ thống MIS là cung cấp các thông tin cần
thiết cho các nhà quản lý để trợ giúp họ trong quá trình ra quyết định. Để tìm
hiểu những thông tin nào các nhà quản lý cần thiết ta cần xác định các chức
năng của nhà quản lý và quy trình ra quyết định của họ. Công tác quản lý
thông thờng đợc mô tả nh một quá trình lãnh đạo liên quan tới bốn chức năng
quản lý nh lập kế hoạch, tổ chức, điều hành và đặc biệt là kiểm soát. Một nhà
quản lý cần phải lập kế hoạch các hoạt động cho công ty, tổ chức và bổ
nhiệm các nhân viên của công ty vào các vị trí công tác và giao nhiệm vụ cho
các nhân viên, điều hành hoạt động và kiểm soát quá trình hoạt động bằng
việc đánh giá hiện trạng và thực hiện các điều chỉnh cần thiết. Quy trình ra
quyết định của nhà quản lý đợc chia thành 4 bớc là khảo sát hoạt động, tìm

kiếm các hoạt động thay thế, lựa chọn hoạt động thay thế và thực hiện, đánh
giá hoạt động thay thế. Hệ thống MIS có thể trợ giúp nhà quản lý trong bớc
khảo sát và đánh giá kết quả của hoạt động thay thế bằng việc cung cấp các
thông tin về các điều kiện hiện tại bên trong doanh nghiệp, xác định lĩnh vực
cần phải ra quyết định. Để làm việc này MIS cung cấp cho nhà quản lý bức
tranh tổng thể về tất cả các hoạt động của công ty, xu hớng của các chỉ tiêu
thông tin giúp cho nhà quản lý xác định đợc các tồn tại và cơ hội. Các báo
cáo định kỳ, báo cáo đặc biệt dới dạng so sánh giữa hoạt động và mục tiêu
trợ giúp quá trình đánh giá hoạt động thay thế.

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin

5


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

1.1.3 Quá trình xây dựng hệ thống
Có năm bớc trong quá trình xây dựng hệ thống thông tin quản lý
đó là khảo sát xây dựng cấu trúc của hệ thống; mua sắm, lắp đặt phần cứng
của hệ thống; lập trình hệ thống; chạy thử, đào tạo ngời sử dụng và bảo trì
nâng cấp hệ thống. Bớc đầu cần đợc thực hiện riêng biệt và trớc tiên. Chỉ sau
khi bớc một đợc hoàn thành thì các bớc sau mới tiếp tục đợc thực hiện. Các
bớc sau trừ bớc cuối có thể đợc thực hiện song song hoặc có một phần gối
nhau. Ví dụ bớc lập trình hệ thống có thể đợc tiến hành song song với bớc
chạy thử và đào tạo ngời sử dụng. Chu trình phát triển hệ thống MIS đợc mô
tả trong hình dới đây.
Khảo sát

HT
Kết quá:
Thiết kế
MIS

Cài đặt phần
cứng
Kết quả:
Phần cứng
MIS

Lập trình
Kết quá:
Cơ sở dữ liệu và
ứng dụng MIS

Chạy thử và đào
tạo
Kết quả:
Đưa MIS vào sử
dụng

Bảo trì và
nâng cấp
Kết quả:
Cải tiến MIS

Hình 1. Chu trình phát triển của MIS
1.1.3.1 Khảo sát xây dựng cấu trúc của MIS
a)

Điều tra nhu cầu thông tin của các cấp quản lý. Công việc

này đợc thực hiện thông qua phỏng vấn trực tiếp nhà quản lý hoặc quan sát
họ trong quá trình làm việc và đề xuất các thông tin hỗ trợ.
b)

Thu thập các báo cáo hiện có để xác nhận các thông tin

đã và đang đợc cung cấp tới các cấp quản lý và so sánh với nhu cầu thông tin
của họ. Việc thu thập các báo cáo này còn cho biết nguồn cung cấp thông tin,
định dạng của thông tin và định kỳ của thông tin.
c)

Khảo sát các hệ thống thông tin hiện có bao gồm các

phần mềm, hệ thống phần cứng nh mạng nội bộ, máy tính cá nhân và máy
chủ. Quá trình này tìm hiểu khả năng xuất khẩu dữ liệu từ các cơ sở dữ liệu
hiện có để giảm thiểu khả năng nhập lại số liệu.

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin

6


Đồ án tốt nghiệp

d)

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

Xây dựng mô hình truyền dữ liệu. Phân tích các nhu cầu

thông tin để tìm ra số liệu, công thức cần thiết để xây dựng nên các thông tin
yêu cầu cũng nh tần suất cập nhật các số liệu. Xây dựng mô hình truyền dữ
liệu càng chi tiết sẽ giảm bớt thời gian trong quá trình xây dựng các bảng số
liệu và quan hệ trong cơ sở dữ liệu.
e)

Xây dựng cấu trúc báo cáo và định dạng của các báo cáo.

Trong bớc này, ta xác định các tiêu chí khai triển của báo cáo từ tổng hợp tới
chi tiết cho từng chỉ tiêu thông tin. Thông tin trong các báo cáo đợc sản sinh
thông qua việc so sánh các số liệu (theo phần trăm hoặc số tuyệt đối) và việc
sắp xếp các số liệu trong các biểu đồ xu hớng.
f)

Việc cuối trong khảo sát xây dựng cấu trúc là cần trình

bày và lấy ý kiến của ngời sử dụng thông tin và chỉnh sửa nếu cần thiết. Các
báo cáo có thể thêm bớt hay thay đổi theo thời gian sử dụng hệ thống và sẽ đợc cập nhật trong bớc bảo trì nâng cấp hệ thống.
1.1.3.2 Mua sắm, lắp đặt phần cứng của hệ thống
a)

Nêu yêu cầu về thiết bị và mua sắm thêm máy tính cá

nhân và máy chủ nếu cần thiết. Các máy tính hiện có nếu không đáp ứng đợc
yêu cầu cần phải đợc thay thế.
b)

Xây dựng mạng máy tính nội bộ (LAN, VPN) để đáp ứng

yêu cầu kỹ thuật của phần mềm máy chủ / máy khách. Các nơi cung cấp và
cập nhật số liệu cần đợc nối mạng.
c)

Đào tạo ban công nghệ thông tin đảm bảo sự hoạt động

của phần cứng (cài đặt hệ điều hành, xác định hỏng hóc, diệt virus...)
1.1.3.3 Lập trình hệ thống
a)

Cài đặt phần mềm quản trị cơ sở dữ liệu (SQL server,

Access hoặc Oracle), xây dựng từ điển dữ liệu và cơ sở dữ liệu. Cơ sở dữ liệu
MIS thờng xây dựng theo mô hình quan hệ trong đó số liệu và quan hệ đợc
chứa trong các bảng đơn giản.

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin

7


Đồ án tốt nghiệp

b)

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

Lập trình các mẫu nhập số liệu hay các giao diện máy

tính hớng ngời nhập dữ liệu vào đúng vị trí và xác lập các quy tắc kiểm tra độ
đúng đắn và định dạng của số liệu đợc nhập.
c)

Đối với các số liệu đợc xuất từ các cơ sở dữ liệu hiện có

cần đợc lập trình sao cho các số liệu đợc cập nhật tự động vào cơ sở dữ liệu
MIS hoặc thông qua mẫu nhập số liệu để kiểm tra trớc khi nhập vào cơ sở dữ
liệu MIS.
d)

Lập trình hệ thống báo cáo. Hệ thống báo cáo cần đợc lập

trình sao cho đơn giản nhất đối với ngời sử dụng thông tin giảm thiểu thời
gian đào tạo sử dụng.
1.1.3.4 Chạy thử và đào tạo ngời sử dụng
a)

Đào tạo nhà quản trị hệ thống ngời có trách nhiệm điều

hành và cài đặt các ứng dụng của hệ thống MIS. Tài liệu hớng dẫn cho nhà
quản trị hệ thống cần đợc soạn thảo nêu rõ nguyên lý hoạt động và các ví dụ.
Nêu rõ một số nguyên nhân và hớng xử lý đối với một số trờng hợp báo lỗi.
b)

Đào tạo ngời nhập số liệu sử dụng mẫu nhập số liệu trong

quá trình nhập số liệu thực tế. Tài liệu hớng dẫn cho ngời nhập dữ liệu cần
ngắn gọn chứa các bớc thao tác cụ thể kết hợp với các hình ảnh.

c)

Đào tạo nhà quản lý sử dụng hệ thống báo cáo.

d)

Giai đoạn chạy thử bảo gồm việc vận hành song song cả

hai hệ thống thông tin quản lý mới và cũ. Nếu hệ thống mới đợc sử dụng
không lỗi trong vòng 3 tháng mới có thể hoàn toàn chuyển sang hệ thống
mới.
1.1.3.5 Bảo trì, nâng cấp hệ thống
Bớc này bao gồm việc kiểm soát, đánh giá và hiệu chỉnh hệ
thống

MIS để tạo ra các cải thiện mong muốn. Các công việc có thể gồm

có:
Sửa chữa các công thức tính toán nếu phát hiện sai sót.
Thay đổi định dạng của báo cáo nếu có yêu cầu của ngời sử dụng
thông tin.

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin

8


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

Thêm hoặc loại bỏ các báo cáo phát sinh trong quá trình sản xuất kinh
doanh.
1.2 Công cụ
Visual Studio 2005 là bộ công cụ phát triển phần mềm tích hợp mạnh mẽ
với những tính năng cao cấp : Thiết kế giao diện, hỗ trợ viết mã (coding).
Visual Studio 2005 hỗ trợ các ngôn ngữ lập trình hớng đối tợng nh: C# ,
VB.Net. Đặc biệt, Visual Studio 2005 còn có khả năng sử dụng lại các đoạn
mã mẫu, cho phép tạo ứng dụng với giao diện giống với giao diện của
Outlook. Visual Studio 2005 cho phép đóng gói và triển khai ứng dụng đơn
giản và dễ dàng hơn. Xu hớng bộ xử lý 64 bit và bộ xử lý đa nhân đang ngày
càng phát triển mạnh mẽ và cũng gây khó cho các nhà phát triển phần mềm.
NetFramework 2.0 cũng nh Visual Studio 2005 hỗ trợ tốt và tối u cho tính
toán 64 bit.
1.2.1 NET Framework
Microsoft .NET gồm 2 phần chính: Framework và Integrated
Development Environment (IDE). Framework cung cấp những gì cần thiết
và căn bản, IDE cung cấp một môi trờng giúp chúng ta triển khai dễ dàng, và
nhanh chóng các ứng dụng dựa trên nền tảng .NET. Thành phần Framework
là quan trọng nhất .NET là cốt lõi và tinh hoa của môi trờng, còn IDE chỉ là
công cụ để phát triển dựa trên nền tảng đó thôi. Trong .NET toàn bộ các ngôn
ngữ C#, Visual C++ hay Visual Basic.NET đều dùng cùng một IDE.
Microsoft .NET là nền tảng cho việc xây dựng và thực thi các ứng
dụng phân tán thế hệ kế tiếp. Bao gồm các ứng dụng từ client đến server và
các dịch vụ khác. Một số tính năng của Microsoft .NET cho phép những nhà
phát triển sử dụng nh sau:
Một mô hình lập trình cho phép nhà phát triển xây dựng các ứng dụng
dịch vụ web và ứng dụng client với Extensible Markup Language
(XML).
Tập hợp dịch vụ XML Web, nh Microsoft .NET My Services cho phép

nhà phát triển đơn giản và tích hợp ngời dùng kinh nghiệm.

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin

9


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

Cung cấp các server phục vụ bao gồm: Windows 2000, SQL Server,
tất cả điều tích hợp, hoạt động, và quản lý các dịch vụ XML Web và
các ứng dụng.
Các phần mềm client nh Windows XP giúp ngời phát triển phân phối
sâu và thuyết phục ngời dùng kinh nghiệm thông qua các dòng thiết bị.
Nhiều công cụ hỗ trợ nh Visual Studio .NET, để phát triển các dịch vụ
Web XML, ứng dụng trên nền Windows hay nền web một cách dể
dàng và hiệu quả.
1.2.1.1 Kiến trúc .NET Framework
.NET Framework là một platform mới làm đơn giản việc phát
triển ứng dụng trong môi trờng phân tán của Internet. .NET Framework đợc
thiết kế đầy đủ để đáp ứng theo quan điểm sau:
Cung cấp một môi trờng lập trình hớng đối tợng vững chắc, trong đó
mã nguồn đối tợng đợc lu trữ và thực thi một cách cục bộ. Thực thi cục
bộ nhng đợc phân tán trên Internet, hoặc thực thi từ xa.
Cung cấp một môi trờng thực thi mã nguồn mà trong đó :
-

Tối thiểu đợc việc đóng gói phần mềm và sự tranh chấp về

phiên bản.

- Đảm bảo việc thực thi an toàn mã nguồn, bao gồm cả việc mã
nguồn đợc tạo ra bởi hãng thứ ba hay bất cứ hãng nào mà tuân
thủ theo kiến truc .NET
- Loại bỏ đợc những lỗi thực hiện Script hay môi trờng thông dịch
Làm cho những ngời phát triển có kinh nghiệm vững chắc có thể nắm
vững nhiều kiểu ứng dụng khác nhau. Nh là từ những ứng dụng trên
nền Windows đến những ứng dụng dựa trên web.
Xây dựng tất cả các thông tin dựa triên tiêu chuẩn công nghiệp để đảm bảo
rằng mã nguồn trên .NET có thể tích hợp với bất cứ mã nguồn khác.
.NET Framework có hai thành phần chính: Common Language
Runtime (CLR) và th viện lớp .NET Framework. CLR là nền tảng của

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin

10


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

.NET Framework. Chúng ta có thể hiểu runtime nh là một agent quản lý mã
nguồn khi nó đợc thực thi, cung cấp các dịch vụ cốt lõi nh: quản lý bộ nhớ,
quản lý tiểu trình, và quản lý từ xa. Ngoài ra nó còn thúc đẩy việc sử dụng
kiểu an toàn và các hình thức khác của việc chính xác mã nguồn, đảm bảo
cho việc thực hiện đợc bảo mật và mạnh mẽ. Thật vậy, khái niệm quản lý mã
nguồn là nguyên lý nền tảng của runtime. Mã nguồn mà đích tới runtime thì
đợc biết nh là mã nguồn đợc quản lý (managed code). Trong khi đó mã

nguồn mà không có đích tới runtime thì đợc biết nh mã nguồn không đợc
quản lý (unmanaged code). Th viện lớp, một thành phần chính khác của
.NET Framework là một tập hợp hớng đối tợng của các kiểu dữ liệu đợc dùng
lại, nó cho phép chúng ta có thể phát triển những ứng dụng từ những ứng
dụng truyền thống command-line hay những ứng dụng có giao diện đồ họa
(GUI) đến những ứng dụng mới nhất đợc cung cấp bởi ASP.NET, nh là Web
Form và dịch vụ XML Web.
.NET là nền tảng cho phép phát triển những ứng dụng mới hoàn toàn
trên cả hai môi trờng Win và Web. Khi sử dụng .NET, đòi hỏi phải sử dụng
một ngôn ngữ để khai thác hết sức mạnh của nó. C# là ngôn ngữ đợc lựa
chọn để giới thiệu ở đây.
1.2.1.2 CLR (Common Language Runtime)
CLR thực hiện quản lý bộ nhớ, quản lý thực thi tiểu trình, thực
thi mã nguồn, xác nhận mã nguồn an toàn, biên bịch và các dịch vụ hệ thống
khác. Những đặc tính trên là nền tảng cơ bản cho những mã nguồn đợc quản
lý chạy trên CLR.
Do chú trọng đến bảo mật, những thành phần đợc quản lý đợc cấp những
mức độ quyền hạn khác nhau, phụ thuộc vào nhiều yếu tố nguyên thủy của
chúng nh: liên quan đến Internet, hệ thống mạng trong nhà máy, hay một
máy tính cục bộ. Điều này có nghĩa rằng, một thành phần đợc quản lý có thể
có hay không có quyền thực hiện một thao tác truy cập tập tin, thao tác truy
cập registry, hay các chức năng nhạy cảm khác.

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin

11


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

CLR thúc đẩy việc mã nguồn thực hiện việc truy cập đợc bảo mật. Ví dụ, ngời sử dụng giới hạn rằng việc thực thi nhúng vào trong một trang web có thể
chạy đợc hoạt hình trên màn hình hay hát một bản nhạc, nhng không thể truy
cập đợc dữ liệu riêng t, tập tin hệ thống, hay truy cập mạng. Do đó, đặc tính
bảo mật của CLR cho phép những phần mềm đóng gói trên Inernet có nhiều
đặc tính mà không ảnh hởng đến việc bảo mật hệ thống.
CLR còn thúc đẩy cho mã nguồn đợc thực thi mạnh mẽ hơn bằng việc
thực thi mã nguồn chính xác và sự xác nhận mã nguồn. Nền tảng của việc
thực hiện này là Common Type System (CTS). CTS đảm bảo rằng những mã
nguồn đợc quản lý thì đợc tự mô tả (self-describing). Sự khác nhau giữa
Microsoft và các trình biên dịch ngôn ngữ của hãng thứ ba là việc tạo ra các mã
nguồn đợc quản lý có thể thích hợp với CTS. Điều này thì mã nguồn đợc quản
lý có thể sử dụng những kiểu đợc quản lý khác và những thể hiện, trong khi thúc
đẩy nghiêm ngặt việc sử dụng kiểu dữ liệu chính xác và an toàn.
1.2.2 Ngôn ngữ lập trình C#
Ngôn ngữ C# là một ngôn ngữ đợc dẫn xuất từ C và C++, nhng nó
đợc tạo từ nền tảng phát triển hơn. Microsoft bắt đầu với công việc trong C và
C++ và thêm vào những đặc tính mới để làm cho ngôn ngữ này dễ sử dụng hơn.
Nhiều trong số những đặc tính này khá giống với những đặc tính có trong ngôn
ngữ Java. Không dừng lại ở đó, Microsoft đa ra một số mục đích khi xây dựng
ngôn ngữ này. Những mục đích này đợc đợc tóm tắt nh sau:
a) C# là ngôn ngữ đơn giản
C# khá giống về diện mạo, cú pháp, biểu thức, toán tử và những
chức năng khác đợc lấy trực tiếp từ ngôn ngữ C và C++, nhng nó đã đợc cải
tiến để làm cho ngôn ngữ đơn giản hơn. Một vài trong các sự cải tiến là loại
bỏ các d thừa, hay là thêm vào những cú pháp thay đổi. Ví dụ nh, trong C++
có ba toán tử làm việc với các thành viên là ::, . , và ->. Để biết khi nào dùng
ba toán tử này cũng phức tạp và dễ nhầm lẫn. Trong C#, chúng đợc thay thế
với một toán tử duy nhất gọi là . (dot).

b) C# là ngôn ngữ hiện đại

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin

12


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

Những đặc tính nh xử lý ngoại lệ, thu gom bộ nhớ tự động, những
kiểu dữ liệu mở rộng, và bảo mật mã nguồn là những đặc tính đợc mong đợi
trong một ngôn ngữ hiện đại. C# chứa tất cả những đặc tính trên.
c) C# là ngôn ngữ hớng đối tợng
Những đặc điểm chính của ngôn ngữ hớng đối tợng (Object-oriented
language) là sự đóng gói (encapsulation), sự kế thừa (inheritance), và đa
hình (polymorphism). C# hỗ trợ tất cả những đặc tính trên.
d) C# là ngôn ngữ mạnh mẽ và mềm dẻo
Ngôn ngữ C# chỉ bị giới hạn ở chính bởi bản thân hay là trí t ởng tợng của chúng ta.. Ngôn ngữ này không đặt những ràng buộc lên những việc
có thể làm. C# đợc sử dụng cho nhiều dự án khác nhau nh tạo ra ứng dụng xử
lý văn bản, ứng dụng đồ họa, bản tính, hay thậm chí những trình biên dịch
cho các ngôn ngữ khác.
e) C# là ngôn ngữ ít từ khóa
C# là ngôn ngữ sử dụng giới hạn những từ khóa. Phần lớn các từ khóa
đợc sử dụng để mô tả thông tin. Chúng ta có thể nghĩ rằng một ngôn ngữ có
nhiều từ khóa thì sẽ mạnh hơn.
f) C# là ngôn ngữ hớng module
Mã nguồn C# có thể đợc viết trong những phần đợc gọi là những lớp,
những lớp này chứa các phơng thức thành viên của nó. Những lớp và những

phơng thức có thể đợc sử dụng lại trong ứng dụng hay các chơng trình khác.
Bằng cách truyền các mẫu thông tin đến những lớp hay phơng thức chúng ta
có thể tạo ra những mã nguồn dùng lại có hiệu quả.

CHƯƠNG II. Kỹ THUậT GHéP NốI Và ĐIềU KHIểN THIếT Bị
NGOạI VI QUA CổNG SONG SONG LPT
2.1 Kỹ thuật ghép nối thiết bị ngoại vi qua cổng song song LPT
2.1.1 Cổng song song

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin

13


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

Công ty Centronics, từng nổi tiếng thế giới với vị trí hàng đầu trong
số nhà sản xuất máy in kiểu ma trận, đã thiết kế ra cổng song song nhằm
mục đích nối máy tính PC với máy in. Về sau, cổng song song đã phát triển
thành một tiêu chuẩn không chính thức. Tên gọi của cổng song song bắt
nguồn từ kiểu dữ liệu truyền qua cổng này: các bit dữ liệu đợc truyền song
song hay nói cụ thể hơn la byte nối tiếp còn bit song song.
Cho đến nay cổng song song có mặt ở hầu hết các máy tính PC đợc
sản xuất trong những năm gần đây. Cổng song song còn đợc gọi là cổng máy
in hay cổng Centronics. Cấu trúc của cổng song song rất đơn giản với tám đờng dữ liệu, một đờng dẫn mass chung, bốn đờng dẫn điều khiển để chuyển
các dữ liệu điều khiển tới máy in và năm đờng dẫn trạng thái của máy in ngợc trở lại máy tính. Giao diện song song sử dụng các mức logic TTL, vì vậy
việc sử dụng trong mục đích đo lơng và điều khiển có phần đơn giản.
Khoảng cách cực đại giữa cổng song song máy tính PC và thiết bị

ngọai vi bị hạn chế vì điện dung kí sinh và hiện tợng cảm ứng giữa các đờng
dẫn có thể làm biến dạn tín hiệu. Khoảng cách giới hạn là 8m, thông thờng
chỉ cỡ 1,5 2 m. Khi khoảng cách ghép nối trên 3m nên xoắn các đờng dây
tín hiệu với đờng nối đất theo kiểu cặp dây xoắn hoặc dùng loại cáp dẹt nhiều
sợi trong đó mỗi đờng dẫn dữ liệu điều nằm giữa hai đờng nối mass. Tốc độ
truyền dữ liệu qua cổng song song phụ thuộc vào linh kiện phần cứng đợc sử
dụng. Trên lý thuyết tốc đọ truyền đạy giá trị 1 Mbit/s, nhng với khoảng cách
truyền bị hạn chế trong phạm vi 1m. Với nhiều mục đích sử dụng thì khoảng
cách này đã hoàn toàn thõa đáng. Nếu cần truyền trên khoảng cách xa hơn, ta
nên nghĩ đến khả năng truyền qua cổng nối tiếp hoặc USB. Một điểm cần lu
ý là: việc tăng khoảng cách truyền dữ liệu qua cổng song song không chỉ làm
tăng khả năng gây lỗi đối với đờng dữ liệu đợc truyền mà còn làm tăng chi
phí của đờng dẫn.
2.1.2 Cấu trúc cổng song song
Cổng song song có 2 loại:
Cổng 36 chân

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin

14


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

Cổng 25 chân
Ngày nay, loại ổ cắm 36 chân không còn đợc sử dụng, hầu hết các máy tính
PC đều trang bị cổng song song 25 chân.

Hình 2.1 Mô tả cổng LPT 25 chân

Hình 2.2 Cổng LPT 25 chân trong thực tế

2.1.3 ý nghĩa tín hiệu gửi ra chân máy in
Chân tín hiệu
1
2
3
4
5
6

Tín hiệu
Strobe
D0
D1
D2
D3
D4

ý nghĩa
Báo sẵn sàng truyền dữ liệu
8 đờng truyền dữ liệu

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin

15

Đồ án tốt nghiệp

7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18-25

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

D5
D6
D7
Acknowledge
Busy
Paper empty
Select
Auto Linefeed
Error
Reset
Select Input
Ground

Đã nhận đợc ký tự gửi
Báo bận
Hết giấy
Lựa chọn
Tự động nạp dòng
Báo lỗi
Khởi động lại
Lựa chọn lối vào
Nối đất : 0 V

Giải thích ý nghĩa và chức năng các tín hiệu
Strobe (1): Với một mức logic thấp ở chân này, máy tính thông báo
cho máy in biết có một byte đang sẵn sàng trên các đờng dẫn tín hiệu
để đợc truyền.
D0 đến D7: Các đờng dẫn dữ liệu
Acknowledge: với một mức logic thấp ở chân này, máy in thông báo
cho máy tính biết là đã nhận đợc kí tự vừa gửi và có thể tiếp tục nhận.
Busy (bận 11): máy in gửi đến chân này mức logic cao trong khi
đang đón nhận hoặc in ra dữ liệu để thông báo cho máy tính biết là các
bộ đệm trong máy tính biết là các bộ đệm trong máy tính đã bị đầy
hoặc máy in trong trạn thái Off-line.
Paper empty (hết giấy 12): Mức cao ở chân này có nghĩa là giấy
đã dùng hết.
Select (13): Một mức cao ở chân này, có nghĩa là máy in đang trong
trạng thái kích hoạt (On-line)
Auto Linefeed (tự nạp dòng): Có khi còn gọi là Auto Feed. Bằng một
mức thấp ở chân này máy tính PC nhắc máy in tự động nạp một dòng
mới mỗi khi kết thúc một dòng.

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin

16


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

Error (có lỗi): Bằng một mức thấp ở chân này, máy in thông báo cho
máy tính là đã xuất hiện một lỗi, chẳng hạn kẹt giấy hoặc máy in đang
trong trạng thái Off-Line.
Reset (đặt lại): Bằng một mức thấp ở chân này, máy in đợc đặt lại
trạng thái đợc xác định lúc ban đầu.
Select Input: bằng một mức thấp ở chân này, máy in đợc lựa chọn bởi
máy tính.
Qua cách mô tả chức năng của từng tín hiệu riêng lẽ ta có thể nhận thấy các
đơng dẫn dữ liệu có thể chia thành 3 nhóm:
Đờng dẫn điều khiển : các đờng dẫn tín hiệu, xuất ra từ máy tính PC
và điều khiển máy tính
Đờng dẫn trạng thái : các đờng dẫn tín hiệu, đa các thông tin thông
báo ngợc lại từ máy in về máy tính
Đờng dẫn dữ liệu : các đờng dẫn truyền các bit riêng lẽ của các ký tự
cần in.
Từ cách mô tả các tín hiệu và mức tín hiệu ta có thể nhận thấy là: các
tín hiệu Acknowledge, Auto Linefeed, Error, Reset và Select Input kích hoạt
ở mức thấp. Thông qua chức năng của các chân này ta cũng hình dung đợc
điều khiển cổng máy in.
Các chân tín hiệu từ D0 đến D7 đợc dùng để chuyển dữ liệu từ máy
tính sang máy in. Đây là cơ sở để xây dựng hệ thống điều khiển máy in từ
máy tính thông qua cổng LPT.

2.1.4 Các thanh ghi
Để có thể ghép nối các thiết bị ngoại vi, các mạch điện ứng dụng
trong đo lờng và điều khiển với cổng song song ta phải tìm hiểu cách trao đổi
giữa cổng song song LPT với các thanh ghi thông qua cách sắp xếp và địa chỉ
các thanh ghi.
Các đờng dẫn của cổng song song đợc nối với ba thanh ghi 8 bit khác nhau:
Thanh ghi dữ liệu

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin

17


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

Thanh ghi trạng thái
Thanh ghi điều khiển

Hình 2.3 Sơ đồ ghép nối các thanh ghi với LPT
Mô tả :
Thanh ghi dữ liệu : 8 đờng dữ liệu dẫn từ chân số 2 đến chân số 9
truyền tín hiệu tới 8 ô nhớ trên thanh ghi dữ liệu.
Thanh ghi điều khiển : 4 đờng điều khiển từ các chân số 1, 14, 16, 17
tơng ứng với các tín hiệu điều khiển Strobe, Auto Linefeed, Reset,
Select Input đợc dẫn tới 4 ô nhớ trên thanh ghi điều khiển.
Thanh ghi trạng thái : 5 đờng dẫn trạng thái từ các chân số 10 , 11, 12,
13 và 15 tơng ứng với các tín hiệu Acknowledge, Busy, Paper empty,
Select, Error đợc nối với năm ô nhớ trên thanh ghi trạng thái

PC
Thanh ghi dữ liệu đợcLPT
chỉ rõ là hai hớng dữ liệu có thể đợc xuất ra các
chân D0 đến D7 hoặc đọc vào. Thanh ghi điều khiển cũng là hai hớng, thanh
ghi trạng thái chỉ có thể đợc đọc và vì vậy gọi là một hớng.
Qua cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cổng MạCH
song song
LPT, có thể
ĐIệN
thấy rằng có thể sử dụng 8 chân tín hiệu từ chân số 2 đến số 9 t ơng ứng với 8
ô nhớ D0 đến D7 trên thanh ghi dữ liệu để điều khiển các thiết bị ngoại vi.
SOFTWARE
2.2 Mô hình ghép nối và điều khiển thiết bị ngoại vi qua cổng song song LPT

X

.......

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin
8 thiết bị đầu ra

X
18


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

Hình 2.4 Mô hình ghép nối thiết bị ngoại vi qua cổng song song

Mô tả :
Phần mềm đợc cài đặt trên máy vi tính (PC), gửi tín hiệu điều khiển
trực tiếp ra cổng song song LPT đợc gắn trên máy tính.
Đầu vào mạch điện nối trực tiếp với cổng song song LPT, đầu ra nối
với các khe cắm cho phép nhận 8 thiết bị điện. Mạch điện nhận tín
hiệu từ cổng song song LPT và điều khiển các thiết bị điện tơng ứng.

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin

19


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

CHƯƠNG iII. PHÂN TíCH Và THIếT Kế Hệ THốNG
3.1 Lựa chọn hớng phân tích
Khi phân tích thiết kế hệ thống, ta có thể lựa chọn một trong hai hớng
chức năng và hớng dữ liệu. Trong đề tài này chúng tôi lựa chọn phân tích
theo hớng chức năng.
Các bớc thực hiện nh sau:
Xây dựng biểu đồ phân cấp chức năng.
Xây dựng biểu đồ luồng dữ liệu.
Xây dựng mối quan hệ giữa các thực thể.
3.2 Phân tích hệ thống về chức năng
3.2.1 Xây dựng biểu đồ phân cấp chức năng

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin

20


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

Biểu đồ phân cấp chức năng đợc sử dụng nhằm diễn tả việc cung
cấp chức năng hệ thống thông tin từ mức tổng quát đến mức chi tiết gần của
hệ thống, thông qua nó để mô tả các chức năng xử lý hệ thông theo các mức.
Việc phân rã chắc năng đợc thực hiện trong sơ đồ phân cấp chức năng còn đợc sử dụng để chỉ ra mức độ mà từng quá trình hoặc quá trình chọn phải xuất
hiện trong biểu đồ luồng dữ liệu.
QLTBĐ

Quản lý thiết bị

Theo dõi thiết bị

Cập nhật thiết bị

Quản lý lịch điều khiển

Điều khiển thiết bị

Đặt lịch điều khiển

Theo dõi thiết bị

Theo dõi lịch

In báo cáo

In báo cáo

Hình 3.1. Biểu đồ phân cấp chức năng
3.2.2 Xây dựng biểu đồ luồng dữ liệu
Biều đồ luồng dữ liệu dùng để diễn tả tập hợp các chức năng của hệ
thống trong mối quan hệ trớc sau của tiến trình xử lý và việc trao đổi thông
tin trong hệ thống. Biều đồ luồng dữ liệu giúp ta thấy đợc đằng sau những gì
thực tế xảy ra trong hệ thống, làm rõ những chức năng và các thông tin cần
thiêt. Biểu đồ luồng dữ liệu đợc chia thành các mức sau:
3.2.2.1 Biểu đồ luồng dữ liệu mức khung cảnh
Là mức tổng quát nhất đợc xây dựng ở giai đoạn đầu của
quá trình phân tích và thiết kế phải xem xét các luồng dữ liệu bên ngoài hệ
thống và coi toàn bộ các xử lý của hệ thống là một chức năng, trong biểu đồ
cha có kho dữ liệu.
Lệnh điều khiển, cấu hình thiết bị

Người điều khiển

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin
Lịch điều khiển

21


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

Hình 3.2. Biểu đồ luồng dữ liệu mức khung cảnh

Người điều khiển

Báo cáo
nhật ký

Quản lý
thiết bị

Quản lý
lịch

Báo cáo nhật ký

Lịch điều khiển

Thông tin cấu hình thiết
bị

Trạng thái thiết
bị

3.2.2.2 Biểu đồ luồng dữ liệu mức đỉnh

Kho dữ liệu

Theo dõi
thiết bị

Hình 3.3. Biểu đồ luồng dữ liệu mức đỉnh
3.2.2.3 Biểu đồ luồng dữ liệu mức dới đỉnh
Từ 3 chức năng cơ bản đợc mô tả ở biểu đồ luồng dữ liệu mức
đỉnh, ta tiến hành phân ra thành các chức năng con chi tiết ứng với biểu đồ
phân cấp chức năng thấp nhất theo các nguyên tắc cơ bản sau:
Tác nhân ngoài bảo toàn từ sơ đồ mức đỉnh.
ChứcNgười
năng:điều
Phânkhiển
rã từ chức năng trên (từ cấp 2). Các chức năng có thể
đợc định nghĩa riêng từng trang hay chung trên một trang.
Các luồng dữ liệu vào/ra với tác nhân ngoài đợc bảo toàn.
Thông
cấuluồng
hình thiết
bị nội bộ.
Có thể bổ
sungtincác
dữ liệu
nhật
Các kho dữ liệu xuất hiện dần theo nhuCập
cầu.
thiết bị

a) Phân rã chức năng Quản lý thiết bị

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin
Thiết bị

22


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

Hình3.4. Phân rã chức năng quản lý thiết bị

Lịch điều khiển thiết bị

b) Phân rã chức năng Quản lý lịch điều khiển

Lịch điều khiển thiết bị

Đặt lịch
điều
khiển

Báo cáo

Người điều khiển

Lịch điều khiển

Theo dõi
lịch

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệINthông
tin

báo
cáo

23


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

Hình 3.5. Phân rã chức năng quản lý lịch điều khiển
c) Phân rã chức năng Theo dõi thiết bị
Trạng thái thiết bị

Lệnh điều khiển thiết bị
ĐIềU
KHIểN
THIếT Bị

Báo cáo

Người điều khiển

Thiết bị

Theo dõi
thiết bị
In báo
cáo

Hình 3.6 Phân rã chức năng theo dõi thiết bị
3.3 Phân tích hệ thống về dữ liệu
3.3.1 Thực thể liên kết
Thực thể THIếT Bị :
-

Mã thiết bị

-

Tên thiết bị

-

Hình ảnh

-

Trạng thái

LICHDIEUKHIEN
THIETBI
Mã lịch điều khiển
Mã
bị
Giờ thiết
thực hiện
Tên thiết bị
Phút thực hiện
Hình ảnh

Giây thực hiện
Trạng thái
Ghi chú
Trạng thái điều khiển
Ngày bắt đầu
Ngày kết thúc
Chế độ lặp

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông tin

Chế độ lặp chi tiết

24


Đồ án tốt nghiệp

Hệ thống quản lý và điều khiển thiết bị điện tự động

Thực thể LịCH ĐIềU KHIểN :
-

Mã lịch điều khiển

-

Giờ thực hiện

-

Phút thực hiện

-

Giây thực hiện

-

Ghi chú

-

Trạng thái điều khiển

-

Ngày bắt đầu

-

Ngày kết thúc

-

Chế độ lặp

-

Chế độ lặp chi tiết

NHậT Ký THIếT Bị :

NHATKY TB

-

Mã nhật ký

-

Thời gian

Mã nhật ký

-

Hành động

Thời gian
Hành động

NHậT Ký VậN HàNH :
-

NHATKY VH

Mã nhật ký
Mã nhật ký

Thời gian

Dơng Chí Thành 46K1 Khoa công nghệ thông
tin
Hành động

25