طراحی و ساخت یک سیستم کنترل ورود و خروج
فهرست مطالب
سیستم های دیجیتال و دنیای امروز
Embedded Systems
سیستمهای کنترل و نظارت بر ورود و خروج
معرفی کارت های هوشمند (Smart Cards)
انواع دستگاه های کارت خوان
معرفی میکروکنترلرهای AVR
طراحی سیستم – اهداف و امکانات اولیه
طراحی و ایده اولیه
طراحی نهایی
طراحی شبکه انتقال داده و کنترلرها
دعوت به همکاری
1 of 35
سیستم های دیجیتال و دنیای امروز
دنیای دیجیتال
Embedded Systems چیست؟
دستگاه های ATM و انواع ربات ها
انواع سیستم های قابل حمل (Cell Phone، PDA، Mp3 Player و …)
سیستم های کنترل (اجاق های ماکروویو، یخچال ها، ترمز ABS و …)
دستگاه های شبکه و پزشکی (Routers، Digital ECG و …)
2 of 35
Embedded Systems
سیستم هایی که حداقل شامل یکی از عناصر هوشمند زیر باشند:
Microprocessor (General purpose processors, DSPs)
Microcontroller (AVR, 8051 , …)
FPGA (Field Programmable Gate Array)
ASIC (Application Specific Integrated Circuit)
3 of 35
Embedded Systems
Embedded Systems (ES) در برابر General Porpose Systems
مزایای ES
طراحی ساده و پیاده سازی سریع
هزینه نهایی بسیار پایین
مصرف توان پایین
در موارد خاص بسیار High Performance
معایب ES
تنها برای یک یا چند کار خاص
عیب یابی نسبتا“ مشکل
4 of 35
نمونه ای از یک Embedded System (مسیریاب شبکه)
5 of 35
نمونه ای از یک Embedded System (مسیریاب شبکه)
1 – قطعه الکترونیکی دیکوپلینگ تلفن (برای خطوط ADSL )
2 – دیود نورانی رنگی برای نمایش وضعیت شبکه
3 دیود نورانی تک رنگ برای نمایش وضعیت پورت USB
4 – پردازنده اصلی؛ پردازنده TNETD7300GDU از شرکت Texas Instruments
5 – اتصال JTAG برای برنامه ریزی و تست سیستم
6 – یک تراشه RAM با حافظه 8MB
7 – یک تراشه حافظه فلش
8 – تنظیم کننده ولتاژ منبع تغذیه
9 – فیوز اصلی منبع تغذیه
10- اتصال ورودی برق
11- دکمه ریست
12- کریستال کوارتز برای تنظیم کلاک سیستم
13- پورت اترنت
14- مبدل اترنت؛ تراشه Delta LF8505
15- فرستنده و گیرنده لایه فیزیکی اترنت
16- پورت USB
17- پورت تلفن RJ11
18- فیوزهای پورت تلفن
6 of 35
سیستمهای کنترل و نظارت بر ورود و خروج (Entrance Access Control Systems)
گونه ای خاص از سیستم های پیچیده امنیتی الکترونیکی / مکانیکی / کامپیوتری می باشند که با هدف نظارت بر دسترسی افراد به یک محیط یا سیستم خاص در محیطی سخت افزاری-نرم افزاری تحت سیاست های مدیریتی خاص ایجاد می شوند.
استفاده از دوربین های مدار بسته و مادون قرمز، سیستم های تشخیص حرکت لیزر، دستگاه های کارت خوان با تکنولوژی های گوناگون، تشخیص دهنده های هویت توسط اثر انگشت و الگوی عنبیه چشم اشخاص و … نمونه هایی از این گونه سیستم ها می باشند.
7 of 35
سیستمهای کنترل و نظارت بر ورود و خروج (Entrance Access Control Systems)
8 of 35
سیستمهای کنترل و نظارت بر ورود و خروج (Entrance Access Control Systems)
نمونه ای از معماری یک سیستم نظارت و کنترل
9 of 35
معرفی کارت های هوشمند (Smart Cards)
کارت هوشمند (که با نام های "کارت چیپ دار" یا "کارت با مدار مجتمع" هم شناخته می شود) کارتی است که بر روی آن مدار مجتمع نصب شده است. از این نوع کارت می توان به جای کارت اعتباری و کارت پول یا در سیستم های امنیتی کامپیوتری، سیستم های تشخیص هویت و بسیاری موارد دیگر استفاده کرد.
10 of 35
معرفی کارت های هوشمند (Smart Cards)
کارت های مقوایی همراه با بارکد (Barcode Cards)
کارت های مغناطیسی PVC (Magnetic Stripe Cards)
کارت های هوشمند بدون تماس کلاس A / B(Contact less Cards)
کارت های هوشمند حافظه (Memory and CPU Cards)
11 of 35
معرفی کارت های هوشمند (Smart Cards)
معماری داخلی یک تراشه کارت هوشمند
12 of 35
انواع دستگاه های کارت خوان
دستگاه های کارت خوان بنا به داشتن قابلیت خواندن انواع کارت های هوشمند به دسته های زیر تقسیم می شوند:
دستگاه های کارت خوان نوار مغناطیسی
دستگاه های کارت خوان هوشمند
دستگاه های کارت خوان بدون تماس
13 of 35
دستگاه کارت خوانی که در این پروژه استفاده شده است
در این پروژه از دستگاه های کارت خوان ساخت شرکت مهندسی دنا به مدل p-3500 استفاده شده است که قابلیت خواندن انواع کارت های هوشمند را دارند. این دستگاه به واسطه ارتباط سریال به پورت RS-232 کامپیوتر متصل شده و به راحتی به کمک توابع کتابخانه ای از پیش تعریف شده (API ها) با نرم افزاری که به یک زبان سطح بالا مانند C، C++، C#، Java و … نوشته شده است، تبادل اطلاعات می کند.
14 of 35
طراحی سیستم – اهداف و امکانات اولیه
طراحی و پیاده سازی سیستمی بود که به کمک آن بتوان ورود و خروج دانشجویان و سایر اشخاص را از/به اتاق ها و سالن های بخش کامپیوتر تحت نظر داشته و بر روی آن کنترل مدیریتی اعمال شود.
15 of 35
طراحی سیستم – اهداف و امکانات اولیه
تنها یک کامپیوتر برای مدیریت وجود دارد و آن هم با یک یا دو پورت سریال
تعداد درها و در نتیجه سیستمهای توزیع شده می توانست هر تعدادی باشد و در طرح باید قابلیت افزودن یک در جدید به سیستم را می داشت
سیستم ارتباطی و شبکهی انتقال داده می بایست توانایی پشتیبانی از تعداد زیادی گره متصل را داشته باشد و فواصل این گره ها تا کامپیوتر مرکزی به چند ده مترمی رسید
مسائل امنیتی مربوط به شبکه انتقال داده، امنیت سیستم کنترل و قابلیت اطمینان بالا نیز بایستی مد نظر قرار گرفته می شد
سیستم می بایست از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه باشد
وجود قطعات مورد نیاز طرح پیشنهادی در بازار ایران
16 of 35
معرفی میکروکنترلرهای AVR
میکروکنترلر های هشت بیتی از شرکت ATMEL
قابلیت برنامه نویسی توسط کامپایلر زبان های سطح بالا (HLL )
معماری RISC
حجم کد تولید شده کم و سرعت اجرای برنامه بالا
شامل 3 خانواده AT90S، TinyAVR و MegaAVR
17 of 35
سیستم برنامه ریز میکروکنترلرهای AVR : پرشیا
در این پروژه از دستگاه پروگرامر پرشیا (Persia Microcontroller Programmer) و نرم افزار مربوطه برای برنامه ریزی تراشه های میکروکنترلر بهره بردیم.
با استفاده از یک کابل سریال (RS-232) که به همراه سیستم موجود است و به کامپیوتر متصل میشود، می توان از طریق نرم افزار پرشیا تراشه های گوناگون را برنامه ریزی کرد.
18 of 35
قفل الکتریکی (Electrical Lock)
19 of 35
طراحی سیستم – اهداف و امکانات اولیه
طراحی و پیاده سازی سیستمی بود که به کمک آن بتوان ورود و خروج دانشجویان و سایر اشخاص را از/به اتاق ها و سالن های بخش کامپیوتر تحت نظر داشته و بر روی آن کنترل مدیریتی اعمال شود.
20 of 35
طراحی سیستم – اهداف و امکانات اولیه
تنها یک کامپیوتر برای مدیریت وجود دارد و آن هم با یک یا دو پورت سریال
تعداد درها و در نتیجه سیستمهای توزیع شده می توانست هر تعدادی باشد و در طرح باید قابلیت افزودن یک در جدید به سیستم را می داشت
سیستم ارتباطی و شبکهی انتقال داده می بایست توانایی پشتیبانی از تعداد زیادی گره متصل را داشته باشد و فواصل این گره ها تا کامپیوتر مرکزی به چند ده مترمی رسید
مسائل امنیتی مربوط به شبکه انتقال داده، امنیت سیستم کنترل و قابلیت اطمینان بالا نیز بایستی مد نظر قرار گرفته می شد
سیستم می بایست از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه باشد
وجود قطعات مورد نیاز طرح پیشنهادی در بازار ایران
21 of 35
طراحی و ایده اولیه
ایده ی کلی سیستم پیشنهادی اولیه
22 of 35
معماری کلی طرح نهایی
در این طرح، برای هر در یک دستگاه کنترلر در نظر گرفته شد
این دستگاه کنترلر از یک میکروکنترلر، یک صفحه کلید 12 تایی (برای دریافت اطلاعاتی مانند رمز عبور و …)، یک عدد صفحه نمایش LCD 2*16 و تعدادی تراشه مورد نیاز برای تبدیل پروتکل های ارتباطی تشکیل شده است
وظیفهی این دستگاه (یک مدار واسط) از طرفی کنترل اتصال دستگاه های کارت خوان به گذرگاه مشترک کارت خوانها به منظور ارتباط مستقیم با کامپیوتر مرکزی و از طرف دیگر کنترل باز و بسته شدن در مربوطه، گرفتن رمز عبور و نمایش پیام های آگاهی گرفته شده از کامپیوتر بر روی LCD
23 of 35
معماری کلی طرح نهایی
24 of 35
معماری کلی سیستم کنترلر
25 of 35
طراحی شبکه انتقال داده
طراحی شبکه انتقال داده این سیستم بر اساس مدل مرجع OSI طراحی شده است
لایه فیزیکی و انتقال داده : RS-485
لایه های بالاتر : به صورت خاص طراحی شده اند
خصوصیات پروتکل RS-485
مناسب برای استفاده در محیط های صنعتی
قابلیت اتصال تا 32 گیرنده و فرستنده
قابلیت افزایش طول گره های شبکه تا 1500 متر
26 of 35
طراحی کنترلرها
27 of 35
برنامه نویسی سمت کنترلر
برنامه ای که در داخل میکروکنترلر قرار داده می شود، به زبان Basic نوشته شده و پس از کامپایل توسط نرم افزار Bascom به کمک پروگرامر پرشیا به روی تراشه منتقل شده است. قسمت هایی که امکان تکمیل دارند:
قسمت مدیریت (منطبق با برنامه سمت سرور)
تکمیل پروتکل های ارتباطی
افزودن موارد امنیتی در سطح کنترلر
پیاده سازی سیستم برای تعداد 32 سیستم
28 of 35
برنامه نویسی سمت سرور
برنامه اصلی که وظیفه کنترل و مانیتورینگ را در کامپیوتر مرکزی نوشته شده است به زبان C# نوشته شده است. این برنامه نیاز به تکمیل دارد:
قسمت مدیریت
قسمت پایگاه داده و امنیت
29 of 35
ساخت کنترلرها
30 of 35
ساخت کنترلرها
31 of 35
پایان
35 of 35