ВВЕДЕНИЕ 3
1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 5
1.1 Общая формулировка 5
1.2 Базовые определения 6
1.3 Требования к функционалу 7
2 ИНСТРУМЕНТЫ РАЗРАБОТКИ И РЕАЛИЗАЦИЯ 8
2.1 Модули и части устройства и приложения 8
2.1.1 Аппаратная часть 8
2.1.2 Прошивка аппаратной части 8
2.1.3 Серверное приложение 9
2.2 Аппаратная платформа 9
2.2.1 Arduino 10
2.2.2 Arduino UNO 11
2.2.3 Камера OV7670 12
2.2.4 Реализация подключения Arduino UNO и камеры OV7670 13
2.3 Прошивка Arduino UNO 15
2.3.1 Arduino IDE 15
2.3.2 Язык программирования устройств Arduino 16
2.3.3 Реализация прошивки 18
2.4 Серверное приложение 22
2.4.1 Язык программирования Java 22
2.4.2 Среда разработки Intellij IDEA 23
2.4.3 Реализация серверного приложения 24
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 32
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 33
ПРИЛОЖЕНИЕ 34
В современном мире производители приборов учета расхода природных ресурсов (вода, газ, электричество) разрабатывают все более совершенные решения для обеспечения удаленного учета расхода [1], что позволяет разгрузить пункты оплаты коммунальных услуг (в большинстве случаев это отделения почты). В продаже появляются современные устройства, имеющие импульсный выход для считывания информации о показаниях расхода. Для счетчиков подобного типа производители предлагают встроенные решения автоматического сбора и аккумуляции данных. В сети Интернет имеется описание множества разработок пользователей, позволяющих в более удобной форме контролировать расход природных ресурсов и оплачивать счета за коммунальные услуги [2, 3, 4].
Актуальность разработки аппаратно-программной платформы для автоматического считывания показаний счетчиков без импульсного выхода холодной/горячей воды обуславливается малой распространенностью счетчиков современного типа с импульсным выходом для автоматического учета показаний. Темпы развития интернета вещей обуславливают разработку подобных аппаратно-программных решений для устаревающих устройств. Как показали результаты проведенных опросов, подавляющее большинство граждан (238 из 250 участников) используют счетчики старого типа, которые не позволяют напрямую получать информацию о текущих показаниях.
Разработка устройства, считывающего показания устаревающих счетчиков счетчиков в автоматическом режиме и отправляющего их в единый центр обработки информации, позволит существенно сократить количество очередей в пунктах оплаты за коммунальные услуги и упростит учет расхода природных ресурсов и их оплату.
С учетом вышеописанных проблем, целью настоящей дипломной работы является разработка аппаратной платформы, на основе платы Arduino Uno и камеры ov7670, для снятия показаний счетчиков и оплаты. Для реализации цели необходимо разработать программное обеспечение (прошивку) для Arduino Uno, для съемки счетчика камерой и программное обеспечение, обрабатывающее данные, приходящие через COM порт с Arduino и автоматически совершающее денежные операции, связанные с лицевым счетом пользователя.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
• Разработка аппаратной платформы и прошивки для съемки показаний счетчика с помощью камеры и отправки на обработку на серверное приложение
• Разработка серверного приложения, обрабатывающего приходящую через COM порт информацию и производящего регистрацию и оплату текущих показаний счетчика
В ходе выполнения настоящей дипломной работы была разработана аппаратно-программная платформа для автоматизации учета и оплаты показаний счетчика воды. Получен бесценный опыт изучения документации и принципов работы устройств низкого уровня.
Наиболее важным результатом проведенной работы стала разработка и реализация аппаратного устройства. Устройство и серверное приложение имеют следующие функции:
• Создание фотографий счетчика
• Сохранение фотографий на сервере
• Распознавание показаний счетчика по фотографии
• Сохранение результатов распознавания и фотографий в локальную базу данных на сервере
• Автоматическая регистрация показаний счетчиков и оплата
Таким образом, все поставленные перед дипломной работой задачи выполнены в полном объеме
