04/12/23 1

Proiect dipProiect dipllomăomă

Student

Ovidiu Mihai Poncea

Sistem de achiziţie cu mai mulţi senzori, microcontroler si comunicaţie

Ethernet cu calculatorul gazdă

04/12/23 2

Conţinut prezentareConţinut prezentare

Scopul proiectului Hardware

– Arhitectura sistemului– Funcţionarea sistemului

• Rolul fiecărei componente• Funcţionarea întregului proiect în ansamblu

Software– Funcţionarea aplicaţiilor scrise in cadrul proiectului– Protocolul folosit la comunicaţia pe linia RS485

Concluzii

04/12/23 3

Scopul ProiectuluiScopul Proiectului

Realizarea unui Sistem de Achiziţii simplu si modern

Sistemul să poată fi uşor de adaptat la orice tip de activitate

Efortul depus pentru adaptare să fie cât mai redus

Verifcarea cunoştinţelor acumulate în timpul facultăţii

04/12/2304/12/23 44

Arhitectura sistemului de achiziţiiArhitectura sistemului de achiziţii

Staţie de lucruUnitatea de Achiziţie şi Procesare

Senzor de temperatură

Comanda unui releu

Internet

RS485

…

04/12/23 5

Arhitectura sistemului Arhitectura sistemului - - fotografiefotografie

Unitatea de Achizitie si Procesare

Comandă Releu

Senzor Temperatură

Linie RS485

04/12/2304/12/23 66

Unitatea de Achizitie si ProcesareUnitatea de Achizitie si Procesare

Staţie de lucruUnitatea de Achiziţie şi Procesare

Senzorul de temperatură

Comanda releului

Internet

RS485

…

04/12/2304/12/23 77

Unitatea de Achizitie si ProcesareUnitatea de Achizitie si ProcesareAre la baza platforma de dezvoltare Ethernut Are la baza platforma de dezvoltare Ethernut

care ofera:care ofera: Procesor ATmega 128Procesor ATmega 128

Arhitectura RISCArhitectura RISC 128Ko flash128Ko flash 4Ko EEPROM4Ko EEPROM 14Mhz14Mhz

32Ko RAM32Ko RAM Interfata RS232Interfata RS232 Interfata EthernetInterfata Ethernet Port prograrmarePort prograrmare NUNU are connector are connector RS485RS485

Procesorul ATmega128

04/12/23 8

Unitatea de Achiziţie şi Procesare - caracteristici

Configurare automată a interfeţei de reţea prin DHCP

Configurarea automată a datei si a orei de la un server de timp

Meniu de configurare complex Server TCP ce permite conectarea simultană a

mai multor clienţi Realizează interogarea dinamica senzorilor Trimite automat comenzi către dispozitivele de

comandă.

04/12/23 9

Programul care rulează pe UAPProgramul care rulează pe UAP - organigrama - organigrama

main.c

configurare.c interogare.c servertcp.c

protocolRS485.c operatiiflash.c

Nivel iniţializare

Nivel execuţie

Nivel librărie

Caracteristici ale sistemului de operare Nut/OS folosite:- Stiva TCP/IP si- Multitaskingul

04/12/2304/12/23 1010

Linia RS485Linia RS485

Staţie de lucruUnitatea de Achiziţie şi Procesare

Senzorul de temperatură

Comanda releului

Internet

RS485

…

04/12/23 11

Standardul RS485 si forma de undă

Aşteptare Aşteptare

Standardul RS485 specifică doar caracteristicile electrice, adică nivelul fizic

Pentru nivelele superioare poate fi folosit orice protocol Transmisia se realizează diferenţial, pe doua fire Nu are detecţie de coliziuni – se foloseşte modelul

master/slave

04/12/23 12

Protocolul folosit pe linia RS485Protocolul folosit pe linia RS485

0000.11110000.1111 0000.0000 1010.1111 0000.0000 1010.1111

Tip mesaj ID senzor

2 octeti1 octet 1 octet

Valore senzorESCESC STARTSTART 0110.01100110.0110

1 octet 1 octet

Foloseşte modelul Master/Slave Tipuri de mesaje:

– interogare– modificare– programare– răspuns

04/12/23 13

Exemplu de comunicaţie pe linia RS485Exemplu de comunicaţie pe linia RS485

Staţie de lucru Unitatea de Achiziţie şi Procesare

Senzorul de temperatură

Comandareleului

Internet

RS485

…

21 3 4

InterogareRăspunsModificareConfirmare

34

1 2

ID:13

ID:23

1313

0000.0000 0000.0000000.0000 0000.000

Tip mesaj ID senzor

2 octeti1 octet 1 octet

Valore senzor

ESCESC

STARTSTART

INTEROGAREINTEROGARE

1 octet 1 octet

1313

VALOAREA TEMP.=100VALOAREA TEMP.=100

Tip mesaj ID senzor

2 octeti1 octet 1 octet

Valore senzor

ESCESC

STARTSTART

RASPUNSRASPUNS

1 octet 1 octet

2323

CUPLEAZA RELEUL=1CUPLEAZA RELEUL=1

Tip mesaj ID senzor

2 octeti1 octet 1 octet

Valore senzor

ESCESC

STARTSTART

MODIFICAREMODIFICARE

1 octet 1 octet

2323

STAREA RELEULUI=1STAREA RELEULUI=1

Tip mesaj ID senzor

2 octeti1 octet 1 octet

Valore senzor

ESCESC

STARTSTART

RASPUNSRASPUNS

1 octet 1 octet

04/12/23 14

Senzorul de temperatură şi Senzorul de temperatură şi Comanda unui releuComanda unui releu

Converteşte tensiunea de la senzorul de temperatură in informaţie utilă

Transmite această informaţie către UAP atunci când i se cere

MicrocontrolerATmega 8

Interfaţa RS485

Interfaţa Electrică

Alimentare

ConectorDB9

Senzor sau releu

Conector

Linie transmsie

485

Senzor sau dispozitiv de comandă

04/12/23 15

Senzorul de temperaturăSenzorul de temperatură

Circuit Reset

Microcontroler

Port RS485

LED-uri

Conector sensor LM35 sau releu

Port programare

Oscilator 6Mhz

Interfaţa RS485

04/12/23 16

U 1

S N 7 5 1 7 6

4

31

2 6

7D

D ER

R E A

B

J 1

P ro g ra m a t o r S P I

2468

1 0

13579

V C C

P 1

R S 4 8 5

594837261

D 3

L E D

+C 62 u 2

D 2

L E D

R 34 7 0

R 61 0 k

R 15 K 1

U 8

A Tm e g a 8 1

23

45

691 0

1 11 21 31 4

2 81 51 6

1 71 81 9

2 32 42 52 62 7

2 12 0

PC

6 (

RS

T)

P D 0 (R XD )P D 1 (TXD )

P D 2 (I N T0 )P D 3 (I N T1 )

P D 4P B 6 (XTA L 1 )P B 7 (XTA L 2 )

P D 5 (T1 )P D 6 (A I N 0 )P D 7 (A I N 1 )P B 0 (I C P 1 )

P C 5 (A D C 5 )P B 1P B 2

P B 3 (M O S I )P B 4 (M I S O )

P B 5 (S C K )

P C 0 (A D C 0 )P C 1 (A D C 1 )P C 2 (A D C 2 )P C 3 (A D C 3 )P C 4 (A D C 4 )

A R E FA V C C

R 2

5 K 1

J 2

R E S E T

12

C 11 0 0 n

C 5

2 2 p

V C C

R 4

4 7 0

D 4

V C C

Y 1

8 M h z

C 21 5 1 p

C 3

1 5 1 p

V C C

V C C

V C C

C 4

2 2 p

D 1

L E DV C C

Schema ElectricSchema Electricăă

Programator ISP

Interfaţa RS485

Circuit Reset

OscilatorCuarţ 8Mhz

Comandă LED sau releu

U8

ATmega8

28

2324252627PC5 (ADC5)

PC1 (ADC1)PC2 (ADC2)PC3 (ADC3)PC4 (ADC4)

U2

LM35 -Senzor Temp.

3

1

2

VIN

VOUT

VGND

VCC

04/12/2304/12/23 1717

AplicaAplicaţţia de monitorizareia de monitorizare

Staţie de lucruUnitatea de Achiziţie şi Procesare

Senzor temperatură

Comandă releu

Internet

RS485

…

04/12/23 18

Aplicaţia clientAplicaţia client

Aplicatie Java Se autentifică la Serverul TCP Cere de la UAP diferite informaţii

– Configuraţia senzorilor– Valorile anterioare ale acestora– Lista de conditii

Afişează pe ecran informaţiile primite Permite adăugarea, modificarea sau stergerea de

intrări din lista de condiţii Permite trimiterea directă de mesaje către

dispozitivele de comandă

Client Server

“citeste\n”

“13\n”

“38\n”

04/12/2304/12/23 1919

Graficul cu valorile citite la interval de 1s

Graficul cu valorile citite la interval de 1s

Starea ReleuluiStarea Releului

Lista de condiţiiLista de condiţii Opţiuni pentru modificarea comenzilor

Opţiuni pentru modificarea comenzilor

Raport cu operaţiile efectuate

Raport cu operaţiile efectuate

Realizarea conexiunii la server

Realizarea conexiunii la server

04/12/23 20

Diagrama UML a aplicaţiei de monitorizareDiagrama UML a aplicaţiei de monitorizare

04/12/23 21

ConcluziiConcluzii

Este un sistem complex Foloseşte cunoştinţe din mai multe

domenii– Electronică – folosirea mai multor componente

electronice si realizarea de scheme în OrCad– Programare – scrierea de aplicaţii in C si Java– Reţele – standardul RS485 şi modelul

Master/Slave

04/12/23 22

Vă mulţumesc!Vă mulţumesc!

04/12/23 23