Проектирование и конструирование аппаратно-технической основы на базе микроконтроллера Аtmega

1.

Тема выпускной квалификационной работы:
РАЗРАБОТКА ПРОТОТИПА КОНТРОЛЬНО-ПРОПУСКНОЙ
СИСТЕМЫ ВХОДА НА ПРЕДПРИЯТИЕ ПО RFID-МЕТКАМ С
БЕСКОНТАКТНЫМ КОНТРОЛЕМ ТЕМПЕРАТУРЫ СОТРУДНИКОВ.
ЧАСТЬ 1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУИРОВАНИЕ
АППАРАТНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ОСНОВЫ НА БАЗЕ
МИКРОКОНТРОЛЛЕРА ATMEGA
Студент группы АИС-119 Сидоров Владислав Михайлович
Институт прикладной математики, физики и информатики
02.03.03 – математическое обеспечение и администрирование информационных
систем
Кафедра физики и прикладной математики
Профиль: проектирование и защита информационных систем и баз данных
Руководитель: к.п.н., доцент кафедры ФиПМ Касьянов Аркадий Александрович

2.

Постановка задачи
Целью данной работы является создание
полнофункционального прототипа информационной
системы, позволяющей автоматизировать процесс измерения
температуры при входе сотрудников на предприятие.
Для выполнения данной цели разрабатываемый комплекс
должен выполнять задачи, такие как:
1) Измерение температуры тела человека.
2) Возможность сетевого взаимодействия с сервером и
базой данных.
3) Поддержка работы с RFID метками.
4) Вывод информации о текущем статусе на дисплей.
2

3.

Проектирование аппаратной платформы
3

4.

Требования к аппаратной части
Основные элементы:
1) Основная платформа.
2) Датчик температуры.
3) Модуль RFID считывателя.
4) Ethernet контроллер.
Дополнительные элементы:
1) Дисплей.
2) Звукоизлучатель.
4

5.

Разработка алгоритма взаимодействия
модулей
Алгоритм работы датчика температуры
Начало
A
#include
<Adafruit_MLX
90614.h>
-
Adafruit_MLX9061
4 mlx =
Adafruit_MLX9061
4()
mytemp
> 37.2
lcd.print("OP
EN")
B
+
lcd.print("CL
OSE")
mlx.begin()
enterOpen =
true
mfrc522.PIC
C_IsNewCar
dPresent()
-
+
Конец
mytemp =
mlx.readObjec
tTempC()
A
B
5

6.

Разработка алгоритма взаимодействия
модулей
Алгоритм работы RFID модуля RC522
Начало
A
#include
<MFRC522.h>
#include <SPI.h>
i<4
MFRC522
mfrc522(SS_PI
N, RST_PIN)
+
cardUID[i] =
mfrc522.uid.uidByte[
i]; card +=
String(cardUID[i],
HEX); i++;
mfrc522.PC
D_Init()
-
mfrc522.PI
CC_IsNew
CardPresen
t()
conn.connect(
server_addr,
3306, "
name",
"user")
+
mfrc522.
PICC_Re
adCardSe
rial()
B
+
-
String queryPatient =
"call
arduinoSetPatient('"
+ card + "','" +
mytemp + "')";
card = ""
i=0
A
-
mytemp =
mlx.readObject
TempC()
+
B
-
B
B
Конец
6

7.

Взаимодействие микроконтроллера с сервером
Начало
B
А
int HTTP_PORT = 80;
String HTTP_METHOD =
"GET";
char HOST_NAME[] =
"192.168.0.101";
String PATH_NAME =
"/diplom/dht.php";
client.stop();
debugSerial.println
("disconnected");
String queryString =
"?uid=";
String queryTallString =
"&temp=";
client.
connected()
+
client.
available()
+
-
client.connect
(HOST_NAME,
HTTP_PORT)
char c =
client.read();
Конец
+
debugSerial.printl
n("connection
failed")
client.println(HTTP_MET
HOD + " " +
PATH_NAME +
queryString + "
HTTP/1.1");
А
B
7

8.

Проектирование базы данных
Описание полей таблицы тестовой базы данных
8

9.

Проектирование прототипа ИС
UML диаграмма вариантов использования
9

10.

Общая схема подключения модулей
10

11.

Реализация
Тестовая версия сборки
11

12.

Реализация
Финальная версия сборки
12

13.

Реализация
Финальная версия сборки
13

14.

Тестирование
Возникшие ошибки и методы их устранения
Тип ошибки
Аппаратная
Программная
Описание ошибки
Дисплей не отображает символы
Методы устранения
Ручная настройка регулятора
контрастности
После подключения в систему Ethernet
Переключение пина SDA
контроллера перестал работать модуль
модуля RC522 в свободный пин
RC522
с номером 6 и последующее
изменение его номера в скетче
Программная
Неудачная попытка отправки данных на
сервер с микроконтроллера
Настройка брандмауэра у
антивирусного программного
обеспечения на сервере
14

15.

Заключение
В результате выполнения выпускной квалификационной
работы была достигнута цель, а именно:
₋ спроектирован и сконструирован прототип
информационной системы контроля входа;
₋ разработан алгоритм взаимодействия аппаратных модулей
системы;
₋ разработана база данных и реализовано сетевое
взаимодействие её с микроконтроллером;
₋ произведено успешное внедрение системы в деятельность
предприятия;
₋ проведено тестирование и апробация системы.
15

16.

Перспективы развития
При дальнейшей разработке можно расширить возможности
созданного прототипа следующим образом:
интегрировать в систему дополнительные модули:
экспорт из базы данных в твёрдую копию для отчётности,
внедрение инфракрасного модуля проверки входа для
предприятий без установленной системы КПП;
расширить функциональные возможности и
характеристики создаваемого устройства в зависимости от
задач конкретного предприятия.
16