Разработка программного комплекса управления - Дипломная работа

В современном мире все более актуальным становится такое понятие как "автоматизация". Она имеет отношение ко многим сферам человеческой деятельности: производству, научным исследованиям, сфере услуг, обучению, проектированию, домашней автоматизации и другим. Разработчики применяли свои закрытые протоколы и не предусматривали взаимодействие с системами остальных производителей. Но прогресс не стоит на месте, и можно предположить, что со временем технологии автоматизации управления жилыми помещениями станут более доступны для широкого круга частных заказчиков. Целью работы является создание микропроцессорной системы управления гаражным помещением, которая даст возможность контроля и управления всеми его подсистемами.К началу 70-х появился термин "Smart Home" - "Умный дом". "Умные розетки", управление освещением с маленького пульта и прочие устройства, делающие нашу жизнь комфортнее встречаются все чаще. Управляется "Умный дом" при помощи пульта управления или с сотового телефона, либо через Интернет. Программное обеспечение позволяет контролировать климат, водоснабжение, управлять освещением, устанавливать параметры безопасности и развлекаться, не прилагая особых усилий. В помещении монтируются датчики, передающие информацию на главный модуль, который изменяет "настройки" дома в зависимости от внешних условий.Область применения систем автоматизации очень велика, это могут быть: · Частная и коммерческая недвижимость (Квартиры, дома, дачи, офисы, склады) · Производственные объекты (Котельные, метеостанции, добывающие скважины) На рисунке 1.1 показана схема системы автоматизации и управления. На сегодняшний день существует множество компаний, предлагающие на рынке системы автоматизации и безопасности. Многие могут предложить стандартные решения для квартиры, дома, гаража.Для определения применяемых технологий и выбора минимального функционала для разрабатываемого устройства были рассмотрены 3 предложения от разных фирм: EASYSMARTBOX "простой", SENSEHOME "mini свет", Умный Дом "Умная квартира". Предложения уровня эконом с минимальным функционалом. Сравнение функциональных возможностей представлено в таблице 1.1. EASYSMARTBOX "простой" SENSEHOME "mini Свет" Умный Дом "Умная квартира" Управление освещением 15 групп 11 групп 10 группНа платформе расположены 54 цифровых входов/выходов (из них 54 могут быть задействованы как выходы широтно-импульсной модуляции), 16 аналоговых входов, 4 последовательных порта UART и разъем ICSP.Внешний вид платформы показан на рисунке 2.1. Подключение происходит через разъем 2.1мм, расположенным на плате, либо через выводы Vin и Gnd, подключаемые к плюсу и минусу источника питания соответственно. Данный вход задействуется для питания платформы от внешнего источника, если отсутствует питание от разъема USB. Вывод используется для питания микроконтроллера, компонентов на плате. При подаче питания на плату на данном выводе появляется напряжение 3.3 В, которое генерируется встроенным на плату регулятором AMS1117.LCD I2C модуль (Рисунок 2.8) позволить подключить символьный дисплей к плате Arduino всего по двум сигнальным проводам. Рисунок 2.8 - Модуль LCD 1602 I2C Основные технические характеристики: · Дисплей: Символьный 16х02 · Контраст: Настраивается потенциометром Модуль оборудован четырех-пиновым разъемом стандарта 2.54ммEthernet имеет топологию типа "шина" или "звезда", в которой используется передача сигнала в основной полосе частот и метод арбитража доступа к сети CSMA/CD. При возникновении конфликта передача прекращается, а станции бездействуют на протяжение случайного количества времени, а после повторяют попытку передачи. Единственное условие - каждый адрес должен быть уникальным и состоять из 6 байтов. Эти адреса чаще всего называют MAC-адресами. Стремление сделать протокол самодостаточным и независящим от работы других протоколов привело к изменению поля Type, которое имело длину 2 байта, в поле Length такой же длины.Для передачи данных в сети Ethernet используется стек протоколов TCP/IP. Название состоит из двух важнейших протоколов семейства: TCP (Transmission Control Protocol) и IP (Internet Protocol). На данный момент стек протоколов широко применяется по всему миру для взаимодействия компьютеров в сети Internet. В протоколе TCP/IP каждому отводится своя задача: TCP отвечает за разбивку данных на небольшие кусочки (дейтаграммы) и соединение их на другом конце после отправки, IP же отвечает за передачу дейтаграмм и их получение. Можно выделить несколько достоинств стека протоколов TCP/IP: · Всеобщая связанность.Протокол основан на технологии "клиент-сервер" и подразумевает наличие клиентов, которые формируют запрос и передают его серверу, который в свою очередь находится в режиме ожидания клиентов, а при их появлении принимает запрос, обрабатывает его и отправляет клиенту ответ. После получения ответа клиент может отправлять др

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Обзор рынка систем домашней безопасности и автоматизации

1.1 История появления

1.2 Область применения

1.3 Сравнение характеристик различных моделей систем автоматизации и безопасности

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1 Выбор элементной базы

2.1.1 Контроллер Arduino Mega

2.1.2 Ethernet-модуль ENC28J60

2.1.3 Датчик температуры и влажности DHT11

2.1.4 Комбинированный датчик газа MQ-9

2.1.5 Магнитоконтактный извещатель ИО-102-4

2.1.6 Модуль LCD 1602 I2C

2.2 Технологии используемые в данном проекте

2.2.1 Ethernet

2.2.2 Стек протоколов TCP/IP

2.2.3 Протокол HTTP

3. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА

3.1 Исходные материалы и составление плана

3.2 Создание макета устройства

3.2.1 Подключение датчиков

3.2.2 Подключение Ethernet-модуля enc28j60

3.2.3 Реализация управления системами вентиляции, отопления и открывания-закрывания ворот

3.2.4 Климат-контроль, контроль доступа

3.3 Написание программы и отладка

4.ЗАКЛЮЧЕНИЕ список использованных источников контроллер вентиляция отопление магнитоконтактный