Đề tài Nghiên cứu hệ thống biểu quyết điện tử số

1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN HỒNG PHÚC NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG BIỂU QUYẾT ĐIỆN TỬ SỐ Nghành: Công nghệ Điện tử- Viễn Thông Chuyên nghành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60.52.70 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Trần Quang Vinh Hà Nội- 2009 2 LỜI CÁM ƠN Em xin cám ơn toàn thể các thầy, cô giáo khoa Công nghệ Điện tử - Viễn thông Trường Đại học Công Nghệ đã nhiệt tình giảng dạy, hướng dẫn em hoàn thành khóa học. Đặc biệt là lòng kính trọng và sự biết ơn sâu sắc của em tới thầy giáo PGS.TS.Trần Quang Vinh, người đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này. Tôi xin cám ơn đến Lãnh đạo Văn phòng Quốc hội, Cục Quản trị, Vụ Tổ chức - Cán bộ đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi được đi học; cám ơn các anh, chị công tác tại Viện Điện tử - Viễn thông Bộ Quốc phòng đã giúp đỡ, cung cấp các tài liệu cần thiết, giúp tôi hoàn thành bản luận văn này. Nhân đây,Tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè là nguồn lực tinh thần đã động viên khích lệ tôi vượt qua mọi khó khăn để hoàn thành luận văn. Hà Nội, ngày 24 tháng 12 năm 2009 Nguyễn Hồng Phúc 3 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn của tôi không trùng lặp với các đề tài khóa trước đã thực hiện và nội dung luận văn không sao chép của bất kỳ luận văn nào khác. Nếu có bất kỳ sự gian lận nào, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Người cam đoan Nguyễn Hồng Phúc 4 MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN .................................................................................................... 2 LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. 3 MỤC LỤC ......................................................................................................... 4 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT ......................................... 6 DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................. 7 MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 10 CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BIỂU QUYẾT ĐIỆN TỬSỐ (DCN) .............................................................................................................. 11 1.2. Giới thiệu tổng quan hệ thống biểu quyết điện tử số DCN......................... 12 1.2.1 Thiết bị phân tập ..................................................................................... 13 1.2.2 Thiết bị điều khiển trung tâm CCU .......................................................... 13 1.3. Định tuyến hệ thống âm thanh trong hệ DCN ............................................ 14 1.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống biểu quyết số ....................................... 15 1.4.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống biểu quyết điện tử số ................ 15 1.4.2 Cấu trúc Bộ điều khiển trung tâm CCU ................................................... 15 1.4.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống biểu quyết điện tử số DCN ................ 16 1.5. Các phần mềm ứng dụng điều khiển hệ thống biểu quyết điện tử số DCN: 17 CHƯƠNG 2: CẤU HÌNH HỆ THỐNG BIỂU QUYẾT ĐIỆN TỬ SỐ DCN .. 18 2.1 Cấu hình hệ thống biểu quyết số DCN....................................................... 18 2.1.2 Hệ thống biểu quyết điện tử số DCN Multi- CCU.................................. 18 2.2 Thông số các cổng của CCU khi kết nối với PC và kết nối với camera..... 20 2.3 Thông số kỹ thuật cổng nối tiếp RS 232 ..................................................... 21 2.3.1 Truyền thông giữa hai nút ........................................................................ 25 2.3.2 Truy xuất trực tiếp thông qua cổng COM ................................................ 26 CHƯƠNG 3:GIAO DIỆN ĐIỂU KHIỂN TỪ XA ĐẾN HỆ THỐNG DCN ..... 27 3.1 Mô hình hệ thống điều khiển từ xa ............................................................. 27 3.2 Các thông số điều khiển từ xa ..................................................................... 27 3.2.1 Kiểu thông báo định dạng........................................................................ 27 3.2.2 Kiểu định dạng thông báo cơ bản ............................................................ 28 3.2.3 Định dạng yêu cầu điều khiển từ xa ........................................................ 28 3.2.4 Định dạng đáp ứng điều khiển từ xa ........................................................ 29 3.2.5 Định dạng thông báo cập nhật MDSC_NOTIFY .................................... 29 3.2.6 Định dạng thông số truyền thông ............................................................ 30 3.3. Thủ tục truyền thông của bộ điều khiển trung tâm ..................................... 30 3.3.1 Đặc tính của giao thức truyền thông Full ................................................ 31 3.3.2 Tham số nhận biết thông tin .................................................................... 33 3.3.3 Giao thức truyền thông ............................................................................ 34 3.3.3.1 Gói dữ liệu không trả lời ...................................................................... 35 3.3.3.2 Giá trị thời gian của kết nối đường truyền............................................. 36 CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG PHẦN MỀM BIỂU QUYẾT ................................ 37 4.1 Chức năng đăng ký đại biểu ....................................................................... 37 4.1.1 Đăng ký tham dự...................................................................................... 37 5 4.1.2 Điều khiển truy cập hệ thống.................................................................... 37 4.1.4 Kết hợp giữa đăng ký tham dự với truy cập hệ thống............................... 38 4.1.5 Thông số chức năng................................................................................. 38 4.2 Điều khiển microphone trong hệ thống biểu quyết điện tử số ..................... 38 4.2.1 Các bước đăng ký phát biểu..................................................................... 38 4.2.2 Chương trình kiểm soát danh sách đại biểu ............................................. 39 4.3 Biểu quyết điện tử ...................................................................................... 41 4.3.1 Các kiểu loại biểu quyết điện tử số .......................................................... 41 4.3.2 Các bước thực hiện biểu quyết điện tử số ................................................ 41 4.3.3 Xây dựng chương trình hiển thị kết quả biểu quyết ................................. 43 4.4 Kết quả ghép nối giữa máy tính với bộ điều khiển trung tâm...................... 51 KẾT LUẬN...................................................................................................... 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 56 PHỤ LỤC ........................................................................................................ 57 6 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT TỪ VIẾT TẮT NỘI DUNG Ý NGHĨA ACN Audio Communication Network Mạng truyền âm thanh AT Attendance Registration Đăng ký điểm danh CCU Central Control Unit. Bộ điều khiển trung tâm DCN Digital Congress Network Mạng hội nghị số EIA Electronics Industry Associations Hiệp hội điện tử công nghiệp Mỹ LCD Liquid Crystal Display Màn tinh thể lỏng PA Public Address Hệ thống công cộng PC Personal Computer Máy vi tính PRAEDIC Profession Audio Encoding Decoding Intergrated Circuit Vi mạch mã hóa và giải mã tín hiệu tiếng chuyên dụng remote controller Device (e.g. PC) connected to the CCU Bộ điều khiển từ xa RFS Remote Function Services Gói dịch vụ chức năng điều khiển từ từ xa SC System Configuration Cấu hình hệ thống SI System Installation Cài đặt hệ thống UnitId Unit identification, also called unit- number. Thiết bị được khai báo trong hệ thống DCN. VT Voting application Ứng dụng biểu quyết 7 DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng Nội dung Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của chuẩn RS232 Bảng 1.2 Chức năng cổng nối tiếp Bảng 1.3 Các ngắt cổng COM Bảng 1.4 Thông số kết nối đường truyền Bảng 1.5 Sự kiện comevent Bảng 1.6 Bảng các sự kiện Bảng 1.7 Bảng thiết lập giao thức bắt tay 8 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình Tên hình 1.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống biểu quyết số 1.2 Sơ đồ định tuyến âm thanh trong hệ thống biểu quyết số DCN 1.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống biểu quyết điện tử số DCN 1.4 Hình ảnh bên trong của bộ điều khiển trung tâm CCU 1.5 Hình ảnh bên ngoại của bộ điều khiển trung tâm CCU 2.1 Kết nối hệ thống DCN độc lập 2.2 Kết nối hệ thống biểu quyết điện tử số Multi CCU 2.3 Tín hiệu truyền của ký tự ‘A’ 2.4 Sơ đồ chân cổng nối tiếp 2.5 Kết nối đơn giản trong truyền thông nối tiếp 2.6 Kết nối trong truyền thông nối tiếp dùng tín hiệu bắt tay 3.1 Sơ đồ ghép nối với bộ điều khiển từ xa 3.2 Sơ đồ trạng thái truyền trong thủ tục truyền “ FULL” 4.1 Giao diện chính phần mềm biểu quyết 4.2 Giao diện Danh sách đăng ký phát biểu 4.3 Giao diện hiển thị kết quả biểu quyết 4.4 Cơ sở dữ liệu đại biểu 4.5 Cơ sở dữ liệu các tỉnh, thành phố 4.6 Toàn cảnh phiên họp Quốc hội 4.7 Hệ thống biểu quyết tại Hội trường Bộ Quốc phòng 4.8 Giao diện điều khiển Mic và biểu quyết 9 4.9 Tra cứu thông tin đại biểu 4.10 Hiển thị danh sách đăng ký phát biểu 4.11 Kết quả bắt đầu biểu quyết 4.12 Kết quả biểu quyết khi hết thời gian biểu quyết 10 MỞ ĐẦU Ngày nay, lĩnh vực Công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) đang được phát triển mạnh mẽ với những công nghệ hiện đại mới được ra đời. Nó đã xâm nhập vào mọi lĩnh vực của đời sống xã hội. Việc xã hội hoá thông tin trong đó phát triển từ phần cứng, phần mềm, hệ thống mạng viễn thông cho tới các hệ thống dành cho xử lý thông tin, hệ thống truyền thông, các hệ thống điều khiển từ xa, v.v…đã góp phần nâng cao chất lượng, độ tin cậy, hiệu quả công việc tiết kiệm về mặt thời gian, không gian, địa điểm với khoảng cách xa có thể kết nối điều khiển từ xa. Hệ thống biểu quyết điện tử số DCN sử dụng các công nghệ kỹ thuật số hiện đại cho việc điều khiển các hội nghị với hàng nghìn người. Hệ thống này đạt được hiệu quả ưu việt từ điều khiển âm thanh, đăng ký đại biểu, phân quyền người truy cập, truyền đa ngôn ngữ, biểu quyết điện tử, ghép nối điều khiển từ xa đều đã được tích hợp vào hệ thống. Với phương thức biểu quyết truyền thống bằng hình thức giơ tay, bỏ phiếu kín thì mất nhiều công sức và thời gian kiểm phiếu mất thời gian, dễ sai sót. Biểu quyết điện tử số cho kết quả biểu quyết nhanh chóng, độ tin cậy cao và có khả năng lưu trữ trạng thái biểu quyết. Đề tài Luận văn “Nghiên cứu Hệ thống biểu quyết điện tử số” có nội dung nghiên cứu một hệ thống với các tính năng nổi trội, độ tin cậy về kỹ thuật, các thông số truyền dẫn, ghép nối điều khiển từ xa với trung tâm điều khiển. Qua đó, ta có thể phát triển nhiều ứng dụng nhằm khai thác hệ thống tốt nhất như điều khiển hội nghị từ xa, biểu quyết điện tử từ xa. Luận văn gồm 4 chương. Chương 1: Tổng quan hệ thống biểu quyết điện tử số DCN. Chương 2: Cấu hình hệ thống biểu quyết số DCN và Giao tiếp cổng nối tiếp RS232. Chương 3: Nghiên cứu các thủ tục truyền thông của hệ thống biểu quyết điện tử số DCN. Chương 4: Xây dựng phần mềm biểu quyết. 11 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BIỂU QUYẾT ĐIỆN TỬSỐ (DCN) 1.1. Sơ đồ tổng quan hệ thống biểu quyết điện tử số DCN Hình 1.1: Sơ đồ tổng quan hệ thống biểu quyết số. Hệ thống biểu quyết điện tử số sử dụng công nghệ kỹ thuật điện tử viễn thông mới nhất hiện nay. Hệ thống biểu quyết điện tử DCN bao gồm như hình 1.1: 1. Trung tâm điều khiển. Bộ vi xử lý trung tâm, Bộ xử lý số tín hiệu, Bộ nhớ EPROM,… Quản lý cơ sở dữ liệu đại biểu, Quản lý điều khiển microphone đại biểu: danh sách đăng ký phát biểu, danh sách phát biểu, điều khiển tắt mở microphone, Điều khiển biểu quyết điện tử: khởi tạo thời gian, biểu quyết, huỷ biểu quyết, hiển thị kết quả biểu quyết, quản lý điểm danh đại biểu v.v… 2. Hệ thống ghép nối âm thanh mở rộng. Hệ thống này tạo đường âm thanh chất lượng cao ghép nối với hệ thống âm thanh ngoài: mixer, bộ khuyếch đại công suất (amplifier), loa. 3. Hệ thống phát hồng ngoại. 12 Hệ thống phiên dịch hồng ngoại sử dụng sóng hồng ngoại để phát các kênh dịch riêng lẻ. Ứng với mỗi kênh hồng ngoại là một ngôn ngữ dịch. Qua bộ thu hồng ngoại người nghe lựa chọn ngôn ngữ phù hợp với ngôn ngữ của mình. 4. Hệ thống mạng. Hệ thống này sử dụng để kết nối điều khiển từ xa, chẳng hạn: truyền hình hội nghị, điều khiển từ xa hệ thống biểu quyết điện tử số DCN, mạng máy tính điều khiển, hiển thị thông tin đại biểu, kết quả biểu quyết, thông báo hội nghị, nhắn tin… 1.2. Giới thiệu tổng quan hệ thống biểu quyết điện tử số DCN: Hệ thống biểu quyết điện tử số DCN cung cấp các phương tiện điều khiển linh động, mềm dẻo cho các loại hội nghị, từ hội thảo nhỏ đến hội nghị quốc tế, hội nghị đa ngôn ngữ với hàng trăm đại biểu. Hệ thống DCN cung cấp các dịch vụ từ quản lý điều khiển microphone, nhận dạng đại biểu, đăng ký đại biểu, biểu quyết điện tử, hiển thị thông tin đến các thiết bị phân phối, hiển thị và mở rộng hệ thống phiên dịch đồng thời và điều khiển camera tự động. Toàn bộ các thiết bị DCN bao gồm: 1. Thiết bị phân bố gồm: microphone đại biểu, microphone chủ toạ…. Thiết bị phân bố thực hiện các chức năng cơ bản như sau: - Chức năng biểu quyết điện tử theo các trạng thái: điểm danh, biểu quyết, không biểu quyết, không tán thành. - Chức năng đọc thẻ chíp - Chức năng microphone: đăng ký, hủy đăng ký phát biểu. - Chức năng thông tin hội nghị. - Chức năng chủ tọa hội nghị. 2. Thiết bị điểu khiển trung tâm CCU: Bao gồm bộ vi xử lý, bộ xử lý số, bộ nhớ và các đường bus ACN1, ACN2. Bộ điều khiển trung tâm quản lý, điều khiển microphone, Biểu quyết, truyền thông đến phần mềm điều khiển, bộ điều khiển từ xa… 3. Thiết bị phiên dịch và thiết bị phân phối dịch: Thiết bị sử dụng để truyền tải, phân phối ngôn ngữ theo các kênh dịch để đại biểu trong hội nghị lựa chọn ngôn ngữ cho phù hợp với ngôn ngữ của mình. 4. Thiết bị hiểu thị thông tin: Bảng hiển thị kết quả biểu quyết Hall Display, Màn hiển thị điều khiển, Màn hình lớn: để hiển thị thông báo, hình ảnh, quá trình biểu quyết, kết quả biểu lên màn hình. 13 5. Các gói phần mềm ứng dụng: - Quản lý vị trí lắp đặt thiết bị. - Quản lý cơ sở dữ liệu. - Quản lý điều khiển microphone. - Quản lý danh sách đại biểu. - Quản lý điều khiển biểu quyết điện tử số. 6. Các thiết bị lắp đặt: - Hộp kết nối đa mục đích, - Bộ khuyếch đại - Bộ điều khiển microphone - Bộ điểu khiển biểu quyết. - Hộp đọc thẻ. Ngoài ra, thiết bị DCN có thể mở rộng một cách thích nghi với các hệ thống như hệ thống video, hiển thị dữ liệu, hệ thống Camera TV, PC, hệ thống giám sát hiển thị, hệ thống khuếch đại PA, hệ thống loa và hệ thống in ấn. 1.2.1 Thiết bị phân lập Bao gồm các thiết bị thực hiện các chức năng như sau: Nghe, đăng ký phát biểu, phát biểu, nhận thông tin thông báo trên màn hình, liên lạc nội bộ giữa các đại biểu và thực hiện biểu quyết, cắm thẻ đại biểu. Chẳng hạn như: Hộp microphone chủ toạ, Hộp microphone đại biểu, bàn phiên dịch… 1.2.2 Thiết bị điều khiển trung tâm CCU Thiết bị điều khiển trung tâm CCU là trái tim của hệ thống DCN. Bộ điều khiển trung tâm CCU có thể hoạt động điều khiển hội nghị độc lập. - CCU có thể hoạt động thông qua máy tính sử dụng phần mềm điều khiển. - CCU có khả năng điều khiển 240 thiết bị phân tập; - Khi tăng dung lượng điều khiển thì có thể mở rộng CCU slave kết nối tối đa 16 có nghĩa là có khả năng điều khiển mở rộng hệ thống lên 3840 thiết bị tương ứng với hội nghị có 3840 đại biểu. - CCU cho phép quản lý điểu khiển microphone, hệ thống dịch đồng bộ, biểu quyết điện tử, nhiều phương tiện khác như các kênh tiếng số, kênh dữ liệu và kênh truyền thông. - CCU thực hiện các chức năng như: phiên dịch, điều khiển microphone, thông báo message, hiển thị kết quả biểu quyết, thủ tục biểu quyết, liên lạc nội bộ (intercom) tạo cơ sở dữ liệu, đăng ký đại biểu, xử lý tiếng nói và điều khiển Camera tự động. 14 1.3. Định tuyến hệ thống âm thanh trong hệ DCN Định tuyến âm thanh trong hệ thống biểu quyết điện tử DCN theo hình 1.2 như sau: Hình 1.2: Sơ đồ định tuyến âm thanh trong hệ thống biểu quyết số DCN. Tín hiệu âm thanh Voice từ người phát biểu được thu bởi microphone, tín hiệu microphone được qua bộ chuyển đổi A/D rồi qua ghép kênh truyền dẫn đến bộ trộn âm thanh Audio Mixer rồi đến bộ chuyển đổi D/A đưa ra đến bộ khuyếch đại công suất rồi đến Loa ( loa đại biểu, loa PA,…). 15 1.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống biểu quyết số 1.4.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống biểu quyết điện tử số Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống biểu quyết số được trình bày trên hình 1.3 dưới đây. Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý hệ thống biểu quyết điện tử số DCN. Chi tiết các khối như sau: 1.4.2 Cấu trúc bộ điều khiển trung tâm CCU Bộ điều khiển trung tâm CCU bao gồm: - Vi xử lý trung tâm. - Bộ xử lý tín hiệu số (DSP). - Bộ nhớ FLash. - Bộ nhớ EFROM. - ACN1 : Audio control Network 1 - ACN2: Audio Control Network 2 - Praedic: Bộ tiền xử lý tiếng và ghép kênh. - Bảng điều khiển điều khiển. Các khối chức năng được kết nối với nhau thông qua đường dây mạng. 16 1.4.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống biểu quyết điện tử số DCN - Kiến trúc mạng dây hệ thống cung cấp đường truyền thông kết nối đa phương tiện giữa vi xử lý trung tâm đến các thiết bị ghép nối vào CCU. - Việc truyền thông thông qua hệ thống dây mạng để kết nối các thiết bị với nhau và truyền thông của CCU với các khối IC chức năng được thực hiện trên nguyên tắc truyền thông giữa các khối truyền thông mạng và âm thanh ACN1, ACN2 và ACN3 với nhau. - ACN1 được lắp đặt trong các thiết bị đại biểu, chủ toạ, bàn phiên dịch ACN1 kết nối với CCU thông qua ACN2, bằng việc gửi và nhận (hoạt động hay không hoạt động, kích hoạt hay thụ động). - ACN2 nhận thông tin từ ACN1 và ACN3 và truyền đến bộ vi xử lý trung tâm. - ACN3 có chức năng chỉ nhận dữ liệu chẳng hạn bộ chọn kênh chỉ nhận thông tin. - PREADIC ( Profession Audio Encoding Decoding Intergrated Circuit) là bộ xử lý tích hợp bộ chuyển đổi tương tự ra số và bộ chuyển đổi số sang tương tự: chẳng hạn tín hiệu từ microphone qua A/D để xử lý tương tự ra tín hiệu số rồi qua bộ mã hóa để mã hóa tín hiệu số rồi truyền đi, còn tín hiệu số nhận được qua bộ giải mã đến bộ D/A để xử lý số ra tương tự rồi khuếch đại ra loa. - Để đưa kết quả biểu quyết ra bảng hiển thị thì bộ điều khiển trung tâm truyền dữ liệu qua cổng COM theo chuẩn RS 232. - Để dùng máy vi tính PC điều khiển, kết nối với bộ điều khiển trung tâm thông qua Card mạng kết nối chuyên dụng. - Để đưa hình ảnh camera ra màn hình ngoài thông qua đường video của hệ thống chuyển mạch camera. Hình ảnh bên trong thiết bị trung tâm CCU như trình bày trên hình 1.4. Hình 1.4: Hình ảnh bên trong của bộ điều khiển trung tâm CCU. 17 Hình ảnh bên ngoài thiết bị điều khiển trung tâm CCU như hình 1.5 dưới đây Hình 1.5: Hình ảnh bên ngoài cùa bộ điều khiển trung tâm CCU. 1.5. Các phần mềm ứng dụng điều khiển hệ thống biểu quyết điện tử số DCN: Hệ thống phần mềm điều khiển hệ thống DCN bao gồm các module phần mềm như sau: + Phần mềm khởi tạo hệ thống. Phần mềm này có tác dụng khởi động kết nối đường truyền với hệ thống DCN để chạy các ứng dụng: thiết lập vị trí địa chỉ cứng cho đại biểu. + Phần mềm cơ sở dữ liệu là phần mềm lưu trữ thông tin của đại biểu: tên, pin, code, quyền truy cập đó là đại biểu được biểu quyết hay không biểu quyết, được phát biểu hay không được phát biểu hoặc dự thính. + Phần mềm biểu quyết điện tử là phần m