Ứng dụng công nghệ nhúng cho hệ thống quản lý chấm công

- luận văn thạc sĩ khoa học Hệ thống quản lý chấm công và tiền l−ơng ngành : điện tử viễn thông m∙ số Hồ VĂN MINH Ng−ời h−ớng dẫn khoa học : pgS.ts nguyễn thị việt h−ơng Hà Nội 2008 2Lời cam đoan Tôi xin cam đoan rằng toàn bộ nội dung trong bài luận văn của tôi d−ới đây không đ−ợc sao chép y nguyên từ một bài luận văn của một tác giả khác.
- Ngoài ra cũng xin đ−ợc gửi lời cảm ơn đến hai bạn Nguyễn Đức Dũng và Phạm Thị Dung trong việc hỗ trợ các trang thiết bị cần thiết cho quá trình thực hiện đề tài.
- Hà Nội, tháng 11 năm 2008 Học viên thực hiện: Hồ Văn Minh 4Mục lục Lời cam đoan LờI CảM ƠN Mục lục Danh mục các hình vẽ, Bảng biểu Ch−ơng 1 Mở đầu Giới thiệu Phạm vi đề tài Ch−ơng 2 Cơ sở lý thuyết về hệ thống Hệ thống nhúng Định nghĩa hệ thống nhúng.
- 13 2.1.2 Lịch sử hệ thống nhúng.
- 14 2.1.3 Đặc điểm hệ thống nhúng.
- 15 2.1.3.1 Giao diện.
- 16 2.1.3.3 Thiết bị ngoại vi.
- 18 2.1.4 Các kiến trúc phần mềm của hệ thống nhúng.
- 19 2.1.4.2 Hệ thống ngắt điều khiển.
- 19 2.1.4.3 Hệ thống đa nhiệm.
- 20 2.1.4.4 Hệ thống đa nhiệm −u tiên.
- 20 2.1.4.5 Nhân khối Chuẩn truyền dẫn thông tin trong hệ thống Chuẩn 2 dây (I2C.
- 26 2.2.1.5 Định dạng địa chỉ thiết bị.
- 37 2.4 Cấu tạo thẻ RFID Vi xử lý 8 bít - Psoc Giới thiệu về Psoc.
- 40 2.5.3 Cấu trúc Vi xử lý.
- Các cổng vào ra đa chức năng Vi xử lý 32 bít - EP Giới thiệu chíp 32 bít.
- 46 2.6.2 Đặc điểm và cấu trúc của họ vi xử lý EP9302.
- 49 Ch−ơng 3 PHÂN Tích hệ thống Yêu cầu chức năng Phân tích các yêu cầu dữ liệu Quy trình xử lý chấm công.
- 54 3.3 Phân tích yêu cầu của hệ thống Cấu hình phần cứng.
- 60 3.3.2 Cấu hình phần mềm Sơ đồ chức năng Ch−ơng 4 Thiết kế hệ thống Thiết kế hệ thống phần mềm Thiết kế CSDL.
- 63 4.1.2 Thiết kế giao diện Thiết kế đầu vào.
- 66 4.1.3.2 Giao diện cấu hình hệ thống (th− mục cấu hình server.
- 66 4.1.3.2 Giao diện cấu hình hệ thống (th− mục cấu hình ng−ời dùng.
- 67 4.1.3.3 Giao diện các danh mục (th− mục Danh mục phòng ban.
- 68 4.1.3.4 Giao diện các danh mục (th− mục Danh mục nhân viên.
- Giao diện các danh mục (th− mục Danh mục thẻ.
- 70 4.1.3.4 Giao diện các danh mục (th− mục Trạng thái thiết bị.
- 71 4.1.4 Thiết kế đầu ra.
- 74 4.2 Thiết kế hệ thống phần cứng Thiết kế sơ đồ khối.
- 75 4.2.2 Thiết kế sơ đồ nguyên lý.
- 82 Ch−ơng 5 Giới thiệu hệ thống và h−ớng dẫn sử dụng Giới thiệu hệ thống H−ớng dẫn sử dụng Cấu hình hệ thống.
- 89 5.2.2 Cấu hình ng−ời sử dụng.
- 1 Sơ đồ tổng quan hệ thống Hình 2.
- 1 Bus I2C và thiết bị ngoại vi Hình 2.
- 2 Kết nối thiết bị vào bus I2C Hình 2.
- 9 Quá trình đọc dữ liệu từ thiết bị tớ Hình 2.
- 17 Sơ đồ khối của chíp vi xử lý EP Hình 2.
- 1 Quy trình xử lý chấm công Hình 3.
- 3 Giao diện login.
- 4 Giao diện cuấ hình hệ thống (chức năng Server Hình 4.
- 5 Giao diện cấu hình hệ thống(Chức năng ng−ời dùng.
- 6 Giao diện các danh mục (Danh mục phòng ban.
- 7 Giao diện các danh mục (Danh mục nhân viên.
- 8 Giao diện các danh mục (Danh mục thẻ.
- 9 Giao diện các danh mục (Thông tin thiết bị.
- 13 Sơ đồ khối thiết kế thiết bị.
- 78 Hình 4.19 Sơ đò đi dây lớp trên.
- 20 Thuật toán xử lý quẹt thẻ ở module quẹt thẻ.
- 21 Thuật toán xử lý quẹt thẻ ở module ghép nối.
- 24 Sơ đồ thuật toán xử lý bản ghi quẹt thẻ.
- 1 Form nhập thông tin hệ thống.
- Sức mạnh của chíp 32 là có thể làm đ−ợc nhiều thứ với tốc độ cao nh− là các máy tính trong công nghiệp, hay là các thiết bị điện thoại IP, cũng nh− server… để thay thế máy tính PC to công cành không cần thiết.
- Xuất phát từ suy nghĩ là tại sao không thay thế một ng−ời chấm công cho các nhân viên trong một công ty, một doanh nghiệp, bởi một cái thiết bị điện tử hoàn toàn có thể l−u thời gian của nhân viên một cách tự động và khách quan, thay vì một ng−ời ngồi phải cầm bút chấm công cho nhân viên giờ đi giờ về để từ đó có thể đ−a ra một cái thống kê tổng kết về kết quả làm việc của nhân viên và có một chế độ khen th−ởng chính đáng.
- Mà từ đó em đã nghĩ ra ý t−ởng làm thiết bị chấm công bằng thẻ từ RFID bằng công nghệ công nghệ 32 bít.
- 10Thiết bị chấm công là sự kết hợp hài hòa giữa thiết bị điện tử và máy tính nhằm mang lại tính năng hoàn hảo cho ng−ời sử dụng.
- Thiết kế và xây dựng một thiết bị điện tử công nghệ cao nh− thiết bị chấm công bằng thẻ từ RFID sử dụng công nghệ 32 bít tại Việt Nam – một đất n−ớc còn đang phát triển và có nền khoa học kĩ thuật đi sau các n−ớc phát triển hàng chục năm là một bài toán không thể giải quyết trong một sớm một chiều.
- 1.2 Phạm vi đề tài Đề tài là thiết kế thiết bị điện tử ứng dụng vào công tác quản lý chấm công nhân viên.
- Mục đích của đề tài là hiểu biết công nghệ nhúng và tạo một thiết bị chấm công bằng thẻ từ với các chức năng chính: o L−u trữ các sự kiện quẹt thẻ bao gồm: thông tin về Id thẻ và thời gian quẹt thẻ.
- o Điều khiễn thiết bị thông qua máy tính bằng phần mềm trên máy tính và kết nối điều khiễn thông qua giao thức TCP/IP.
- o Điều khiển thiết bị thông qua giao diện web.
- Mô hình thiết kế thiết bị chấm công: o Tags : là một loại thẻ RFID sử dụng tần số 125 Khz.
- o RFID MODULE: là một modun để nhận Id của thẻ RFID thông qua anten và hệ thống mạch điều chế và giải mã sử dụng sóng mang 125 Khz.
- 1 Sơ đồ tổng quan hệ thống 13Ch−ơng 2 Cơ sở lý thuyết về hệ thống 2.1 Hệ thống nhúng 2.1.1 Định nghĩa hệ thống nhúng Hệ thống nhúng (tiếng Anh: Embedded system) là một thuật ngữ để chỉ một hệ thống có khả năng tự trị đ−ợc nhúng vào trong một môi tr−ờng hay một hệ thống mẹ.
- Hệ thống nhúng có vai trò đảm nhận một phần công việc cụ thể của hệ thống mẹ.
- Hệ thống nhúng có thể là một hệ thống phần cứng và cũng có thể là một hệ thống phần mềm.
- Hệ thống nhúng th−ờng đ−ợc thiết kế để thực hiện một chức năng chuyên biệt nào đó.
- Khác với các máy tính đa chức năng, chẳng hạn nh− máy tính cá nhân, một hệ thống nhúng chỉ thực hiện một hoặc một vài chức năng nhất định, th−ờng đi kèm với những yêu cầu cụ thể và bao gồm một số thiết bị máy móc và phần cứng chuyên dụng mà ta không tìm thấy trong một máy tính đa năng nói chung.
- Vì hệ thống chỉ đ−ợc xây dựng cho một số nhiệm vụ nhất định nên các nhà thiết kế có thể tối −u hóa nó nhằm giảm thiểu kích th−ớc và chi phí sản xuất.
- Các hệ thống nhúng th−ờng đ−ợc sản xuất hàng loạt với số l−ợng lớn.
- Hệ thống nhúng rất đa dạng, phong phú về chủng loại.
- Đó có thể là những thiết bị cầm tay nhỏ gọn nh− đồng hồ kĩ thuật số và máy chơi nhạc MP3, hoặc những sản phẩm lớn nh− đèn giao thông, bộ kiểm soát trong nhà máy hoặc hệ thống kiểm soát các máy năng l−ợng hạt nhân.
- Xét về độ phức tạp, hệ thống nhúng có thể rất đơn giản với một vi điều khiển hoặc rất phức tạp với nhiều đơn vị, các thiết bị ngoại vi và mạng l−ới đ−ợc nằm gọn trong một lớp vỏ máy lớn.
- Các thiết bị PDA hoặc máy tính cầm tay cũng có một số đặc điểm t−ơng tự với hệ thống nhúng nh− các hệ điều hành hoặc vi xử lý điều khiển chúng nh−ng các thiết bị này không phải là hệ thống nhúng thật sự bởi chúng là các 14thiết bị đa năng, cho phép sử dụng nhiều ứng dụng và kết nối đến nhiều thiết bị ngoại vi.
- 2.1.2 Lịch sử hệ thống nhúng Hệ thống nhúng đầu tiên là Apollo Guidance Computer (Máy tính Dẫn đ−ờng Apollo) đ−ợc phát triển bởi Charles Stark Draper tại phòng thí nghiệm của tr−ờng đại học MIT.
- Hệ thống nhúng đ−ợc sản xuất hàng loạt đầu tiên là máy h−ớng dẫn cho tên lửa quân sự vào năm 1961.
- Từ những ứng dụng đầu tiên vào những năm 1960, các hệ thống nhúng đã giảm giá và phát triển mạnh mẽ về khả năng xử lý.
- Bộ vi xử lý đầu tiên h−ớng đến ng−ời tiêu dùng là Intel 4004, đ−ợc phát minh phục vụ máy tính điện tử và những hệ thống nhỏ khác.
- Các bộ vi xử lý đ−ợc gọi là các vi điều khiển và đ−ợc chấp nhận rộng rãi.
- Với giá cả thấp, các vi điều khiển đã trở nên rất hấp dẫn để xây dựng các hệ thống chuyên dụng.
- Đã có một sự bùng nổ về số l−ợng các hệ thống nhúng trong tất cả các lĩnh vực thị tr−ờng và số các nhà đầu t− sản xuất theo h−ớng này.
- Vào cuối những năm 80, các hệ thống nhúng đã 15trở nên phổ biến trong hầu hết các thiết bị điện tử và khuynh h−ớng này vẫn còn tiếp tục cho đến nay.
- Cho đến nay, khái niệm hệ thống nhúng đ−ợc nhiều ng−ời chấp nhận nhất là: hệ thống thực hiện một số chức năng đặc biệt có sử dụng vi xử lý.
- Không có hệ thống nhúng nào chỉ có phần mềm.
- 2.1.3 Đặc điểm hệ thống nhúng Các hệ thống nhúng đ−ợc thiết kế để thực hiện một số nhiệm vụ chuyên dụng chứ không phải đóng vai trò là các hệ thống máy tính đa chức năng.
- Một số hệ thống đòi hỏi ràng buộc về tính hoạt động thời gian thực để đảm bảo độ an toàn và tính ứng dụng.
- một số hệ thống không đòi hỏi hoặc ràng buộc chặt chẽ, cho phép đơn giản hóa hệ thống phần cứng để giảm thiểu chi phí sản xuất.
- Một hệ thống nhúng th−ờng không phải là một khối riêng biệt mà là một hệ thống phức tạp nằm trong thiết bị mà nó điều khiển.
- Phần mềm đ−ợc viết cho các hệ thống nhúng đ−ợc gọi là firmware và đ−ợc l−u trữ trong các chip bộ nhớ chỉ đọc (read-only memory) hoặc bộ nhớ flash chứ không phải là trong một ổ đĩa.
- Sau đây, ta sẽ đi sâu, xem xét cụ thể đặc điểm của các thành phần của hệ thống nhúng.
- 2.1.3.1 Giao diện Các hệ thống nhúng có thể không có giao diện (đối với những hệ thống đơn nhiệm) hoặc có đầy đủ giao diện giao tiếp với ng−ời dùng t−ơng tự nh− các hệ điều hành trong các thiết bị để bàn.
- Đối với các hệ thống đơn giản, thiết bị nhúng sử dụng nút bấm, đèn LED và hiển thị chữ cỡ nhỏ hoặc chỉ hiển thị số, th−ờng đi kèm với một hệ thống menu đơn giản.
- 16 Còn trong một hệ thống phức tạp hơn, một màn hình đồ họa, cảm ứng hoặc có các nút bấm ở lề màn hình cho phép thực hiện các thao tác phức tạp mà tối thiểu hóa đ−ợc khoảng không gian cần sử dụng.
- Các hệ thống nhúng th−ờng có một màn hình với một nút bấm dạng cần điểu khiển (joystick button).
- Điều này là hết sức hữu dụng đối với các thiết bị điều khiển từ xa, cài đặt vĩnh viễn.
- Ví dụ, các router là các thiết bị đã ứng dụng tiện ích này.
- 2.1.3.2 Kiến trúc CPU Các bộ xử lý trong hệ thống nhúng có thể đ−ợc chia thành hai loại: vi xử lý và vi điều khiển.
- Các vi điều khiển th−ờng có các thiết bị ngoại vi đ−ợc tích hợp trên chip nhằm giảm kích th−ớc của hệ thống.
- Các hệ thống nhúng có kích th−ớc nhỏ và đ−ợc thiết kế để hoạt động trong môi tr−ờng công nghiệp th−ờng lựa chọn PC/104 và PC/104++ làm nền tảng.
- Những hệ thống này th−ờng sử dụng DOS, Linux, NetBSD hoặc các hệ điều hành nhúng thời gian thực nh− QNX hay VxWorks.
- Còn các hệ thống nhúng có kích th−ớc rất lớn th−ờng sử dụng một cấu hình thông dụng là hệ thống on chip (System on a chip – SoC), một bảng mạch tích hợp cho một ứng dụng cụ thể (an application-specific integrated circuit – ASIC)

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt