THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN QUA WIFI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GÒN KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ οОο BÁO CÁO ĐỒ ÁN 2 ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM QUA ĐIỆN THOẠI GVHD TH S NGUYỄN HÙNG TP HCM 012022 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TP HCM, ngày tháng 02 năm 2022 Giáo viên hướng dẫn LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường đại học công nghệ Sài Gòn đã tạo điều kiện cho tốt nhất cho em học tập và nghiên cứu Khoa công nghệ điện điê.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ SÀI GỊN KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ οОο BÁO CÁO ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM QUA ĐIỆN THOẠI GVHD: TH.S NGUYỄN HÙNG SVTH: NGUYỄN TUẤN KIỆT (DH31804915) LỚP: D18-DDT03 TP.HCM 01/2022 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… TP.HCM, ngày….tháng 02 năm 2022 Giáo viên hướng dẫn LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn: Ban giám hiệu trường đại học công nghệ Sài Gòn tạo điều kiện cho tốt cho em học tập nghiên cứu Khoa công nghệ điện- điên tử, thư viện trường cung cấp giáo trình nhiều tài liệu tham khảo cho em trình học tập nghiên cứu môn học Sự hướng dẫn giúp đỡ tận tình thầy giáo Nguyễn Hùng số thầy cô giáo khoa điện tử tận tình giảng giải phân tích kĩ cho em hiểu rõ vấn đề thắc mắc đặt q trình nghiên cứu thi cơng làm mạch Cảm ơn tất bạn anh chị khóa trước khoa điện tử giúp đỡ Mặc dù cố gắng trình tìm hiểu khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong góp ý, nhận xét đánh giá nội dung hình thức trình bày thầy cô Đồ án em để em biết để hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Tp HCM, ngày ,tháng , Sinh viên năm 2022 NGUYỄN TUẤN KIỆT TÓM TẮC ĐỀ BÀI Chúng ta biết việc có chậu hoa cảnh nho nhỏ bày trí xung quanh khn viên nhà hay ban cơng làm cho nhà trở nên thẩm mĩ, tinh thần sảng khối Nhưng hầu hết bận rộn với cơng việc Chúng ta có thời gian để chăm sóc chậu hoa, cảnh mà ta mua để trang trí nhà cửa, đặc biệt hộ chung cư, họ có xu hướng khỏi nhà từ sáng đến tối, chậu không chăm sóc chết dần Do đó, việc sử dụng hệ thống tưới tự động giúp không tốn nhiều thời gian công sức việc chăm sóc mà hoa tươi tốt Hệ thống tưới tự động thích hợp cho loại có kĩ thuật trồng khắc khe, kiểm sốt điều kiện sống thích hợp (độ ẩm đất, nhiệt độ mơi trường, độ ẩm khơng khí) cho loại Hệ thống có tính sau: – Hệ thống cảm biến thông minh với chức kèm theo:   – Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 kết hợp với máy phun sương giúp kiểm soát nhiệt độ độ ẩm khơng khí xung quanh Cảm biến độ ẩm đất kết hợp với máy bơm mini giữ cho đất có lượng độ ẩm cần thiết cho Độ ẩm đất thích hợp cho phát triển nằm khoảng 60% - 70 Hệ thống điều khiển qua smartphone nên thuận tiện sử dụng, đồng thời có chế độ điều khiển tay phịng cho trường hợp đường truyền kết nối MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.2 NỘI DUNG NGIÊNG CỨU CƠ BẢN .6 CHƯƠNG CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2.1 PHẦN MỀM ARDUINO IDE 2.2 PHẦN CỨNG CỦA ARDUINO 2.3 PHẦN MỀM BLYNK 2.0 10 2.4 MUDULE CẢM BIẾN ĐỘ ẨM ĐẤT 11 2.5 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM DHT11 .12 2.6 MODULE THỜI GIAN THỰC RTC DS3231 13 2.7 MODULE WIFI ESB8266 14 2.8 MÀN HÌNH LCD 1602 15 CHƯƠNG 16 THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH 16 3.1 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG .16 3.1.1 Khối trung tâm 16 3.1.2 Khối giao tiếp .16 3.1.3 Khối cảm biến 16 3.1.4 Khối ngoại vi 17 3.1.5 Khối thiết lập thời gian thực .18 3.1.6 KHỐI HIỂN THỊ 19 3.2 THI CƠNG MƠ HÌNH .19 3.2.1 Thiết lập Blynk 19 3.2.2 Cài đặt phần mềm arduino ide 20 CHƯƠNG 23 PHẦN MỀM VÀ GIẢI THUẬT 23 4.1 GIẢI THUẬT 23 4.2 CHƯƠNG TRÌNH 24 CHƯƠNG 27 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 27 5.1 KẾT LUẬN 27 5.1.1 Kết .27 5.1.2 Nhược điểm 27 5.1.3 Hướng phát triển 27 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ SÀI GỊN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Những trở lại đây, cụm từ “ tự động hóa” trở nên vơ phổ biến Tự động hóa hay điều khiển tự động thuật ngữ mô tả loạt công nghệ làm giảm can thiệp người vào qui trình, giúp người giảm khối lượng công việc, tiết kiệm thời gian cơng sức và việc ứng dụng cơng nghệ để tự động hóa qui trình tất ngành nghề trở thành xu hướng giới, ví dụ nơng nghiệp nói chung chăm sóc cảnh nói riêng Như biết, xanh ln có vai trị vô quan trọng sống người, việc có cây, hoa xung quanh nhà đem lại nhiều lợi ích tăng cường sức khỏe tinh thần, tăng tính thẩm mĩ ngơi nhà Nhưng sống nay, bận rộn với công việc, việc chăm sóc thường tốn khơng giời gian Vì thế, thị trường có bán nhiều loại hệ thống tưới tự động nhằm giúp tiết kiệm thời gian cơng sức, chun nghiệp q trình chăm sóc cảnh Một hệ thống tưới tự động thơng thường có cảm biến thiết bị đầu nhằm phục vụ cho việc thay đổi điều kiện (nhiệt độ, độ ẩm) để phù hợp với Tùy theo trường hợp cụ thể mà lựa chọn hệ thống có cơng suất phù hợp để khơng lãng phí Ở đây, hệ thống em hướng tới chậu nhỏ treo ban công chung cư hay loại cần có kiểm sốt chặc chẽ nhiệt độ độ ẩm nên hệ thống có cơng suất nhỏ, chủ yếu hướng tới việc kiểm sốt yếu tố mơi trường 1.2 NỘI DUNG NGIÊNG CỨU CƠ BẢN  Tìm hiểu tổng quan hệ thống, đặc điểm thành phần cần thiết hệ thống  Xây dựng hệ thống phần cứng cho ứng dụng Giám sát điều khiển vườn Mini  Khối cảm biến DHT11, cảm biến độ ẩm đất để thu thập liệu TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ SÀI GỊN   Module NodeMCU ESP8266 ứng dụng thu phát wifi, xử lý để giao tiếp với app Blynk Xây dựng mơ hình giải thuật cho toàn hệ thống gồm:    KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Truyền nhận liệu xử lý NodeMCU ESP8266 Truyền nhận liệu xử lý ứng dụng Blynk Xây dựng giao diện giao tiếp người dùng thông qua ứng dụng tương tác điện thoại TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ SÀI GỊN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CHƯƠNG CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2.1 PHẦN MỀM ARDUINO IDE Arduino IDE ứng dụng mã nguồn mở sử dụng để viết biên dịch mã vào module Arduino Nó có phiên cho hệ điều hành quản lý MAC, Windows, Linux chạy tảng Java kèm với tính lệnh có sẵn đóng vai trị quan trọng để gỡ lỗi, chỉnh sửa biên dịch mã mơi trường tự nhiên Hình 2.1: Phần mềm arduino IDE 2.2 PHẦN CỨNG CỦA ARDUINO Phần cứng Arduino (các board mạch vi xử lý) sinh thị trấn Ivrea Ý, nhằm xây dựng ứng dụng tương tác với với môi trường thuận lợi Phần cứng bao gồm board mạch nguồn mở thiết kế tảng vi TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ SÀI GỊN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ xử lý AVR Atmel 8bit, ARM Atmel 32-bit Những Model trang bị gồm cổng giao tiếp USB, chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác Ở đây, ta sử dụng board arduino UNO: Hình 2.2: Board Arduino UNO Một vài thông số kĩ thuật Arduino UNO Vi điều khiển Điện áp hoạt động Tần số hoạt động Dòng tiêu thụ Điện áp vào khuyên dùng Điện áp vào giới hạn Số chân Digital I/O Số chân Analog Dòng tối đa chân I/O Dòng tối đa (5V) ATmega328 họ 8bit 5V DC (chỉ cấp qua cổng USB) 16 MHz khoảng 30mA 7-12V DC 6-20V DC 14 (6 chân hardware PWM) (độ phân giải 10bit) 30 mA 500 mA 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ SÀI GỊN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ – Giao tiếp: I2C – Lưu trữ cung cấp thông tin thời gian thực: ngày, tháng, năm, giờ, phút, giây, – Có pin backup trì thời gian trường hợp khơng cấp nguồn – Kích thước: 38 x 22 x 14mm 2.7 MODULE WIFI ESB8266 Mạch thu phát Wifi ESP8266 sử dụng IC Wifi SoC ESP8266 hãng Espressif, sử dụng để kết nối với vi điều khiển thực chức truyền nhận liệu qua Wifi, mạch có thiết kế nhỏ gọn, sử dụng giao tiếp UART dễ sử dụng Hình 2.7: module wifi ESB 8226 Thông số kĩ thuật – Điện áp sử dụng: 3.3VDC – Điện áp giao tiếp: 3.3VDC – Dòng tiêu thụ: Max 320mA (nên sử dụng module cấp nguồn riêng cho mạch) – Hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n 16 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ SÀI GỊN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ – Wi-Fi 2.4 GHz, hỗ trợ chuẩn bảo mật như: OPEN, WEP, WPA_PSK, WPA2_PSK, WPA_WPA2_PSK – Hỗ trợ giao tiếp TCP UDP – Chuẩn giao tiếp UART với Firmware hỗ trợ tập lệnh AT Command, tốc độ Baudrate mặc định 9600 115200 – Có chế độ hoạt động: Client, Access Point, Both Client and Access Point – Kích thước: 24.8 x 14.3mm 2.8 MÀN HÌNH LCD 1602 Màn hình LCD 1602 xanh sử dụng driver HD44780, có khả hiển thị dịng với dịng 16 ký tự, hình có độ bền cao, phổ biến, nhiều code mẫu dễ dàng sử dụng kèm mạch chuyển tiếp I2C Hình 2.8: hình LCD 1602 Thơng số kĩ thuật – Điện áp hoạt động 5V – Kích thước: 80 x 36 x 12.5mm – Chữ trắng, xanh dương – Khoảng cách hai chân kết nối 0.1 inch tiện dụng kết nối với Breadboard 17 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ SÀI GỊN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ – Tên chân ghi mặt sau hình LCD hổ trợ việc kết nối, dây điện – Có đèn led nền, dùng biến trở PWM điều chình độ sáng để sử dụng điện – Có thể điều khiển với dây tín hiệu – Có ký tự xây dựng hỗ trợ tiếng Anh tiếng Nhật – CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH 3.1 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG Hình 3.1: sơ đồ khối hệ thống 18 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ SÀI GỊN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ 3.1.1 Khối trung tâm Khối xem khu vực giám sát hệ thống, nhận xử lý thông tin nhiệt độ, độ ẩm đất, trạng thái thiết bị 3.1.2 Khối giao tiếp Khối có nhiệm vụ hiển thị cài đặt thông số ngưỡng cho nhiệt độ độ ẩm từ khối cảm biến thông qua app Blynk module Wifi ESP8266 3.1.3 Khối cảm biến Gồm cảm biến (nhiệt độ độ ẩm , cảm biến độ ẩm đất) có nhiệm vụ thu nhận tín hiệu từ mơi trường gửi tín hiệu trung tâm 3.1.4 Khối ngoại vi a) Máy phun sương mini Máy phun sương có nhiệm vụ làm thay đổi độ ẩm môi trường, làm giảm nhiệt độ ánh sáng trực tiếp chiếu Hình 3.2: máy phung sương mini Thơng số kĩ thuật 19 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ SÀI GỊN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ – Điện áp định mức: 12VDC – Dòng định mức: 2.1A – Công suất: 30W – Lực hút: mét – Lực đẩy tối đa: 35 mét – Lưu lượng: 2.6 lít / phút – Trọng lượng: 0.58kg b) Máy bơm mini Động máy bơm mini có nhiệm vụ làm tăng độ ẩm đất, giúp đất giữ độ ẩm cần thiết cho Hình 3.3 Máy bơm chìm mini Thơng số kĩ thuật – Điện áp: DC 3V – 5V – Dòng điện: 100mA – 200mA – Đường kính ống: 7.5mm – Lưu lượng 1.2 – 1.6L / phút – Trọng lượng: 28 gram 3.1.5 Khối thiết lập thời gian thực Khối thiết lập thời gian thực có nhiệm vụ thiết lập thời gian thực tế cho hệ thống, hệ thống dữa vào để xác định thời gian hoạt động Ta sử dụng module DS3231 để thiết lập thời gian cho hệ thống 20 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ SÀI GỊN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Hình 3.4: module DS3231 3.1.6 KHỐI HIỂN THỊ Để phòng trường hợp đường truyền Wifi bị kết nối ta cần hình khác để theo dõi thơng số mơi trường 3.2 THI CƠNG MƠ HÌNH 3.2.1 Thiết lập Blynk Đầu tiền truy cập vào https://blynk.cloud/ đăng nhập, chưa có tài khoản chọn Create new account để đăng ký Các bạn nhập tên email vào, sau tích chọn Sign Up Họ gửi mail cho bạn, sau chọn Create Pasword để tạo mật Sau có tài khoản, bạn đăng nhập vào chọn New Template, nhập tên chọn đầy đủ hình dưới: 21 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ SÀI GÒN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Trên điện thoại sau tải app Blynk về, bạn mở lên sau đăng nhập tài khoản tạo bên web: Tiếp theo, chọn biểu tượng Button để điều khiển led, Value Display để hiển thị nhiệt độ, độ ẩm… nhớ chọn chân Pin cho mục: 22 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GÒN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ 3.2.2 Cài đặt phần mềm arduino ide Bước 1: Truy cập địa chỉ: http://arduino.cc/en/Main/Software/ Đây nơi lưu trữ cập nhật IDE Arduino Bấm vào mục Windows ZIP file for non admin install hình minh họa Hình 3.1: Giao diện download phần mềm lập trình Arduino Bước 2: Sau tải xong, giải nén thư mục vừa tải 23 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GỊN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Hình 3.2: Giải nén thư mục phần mềm lập trình Arduino Bước 3: Chạy file arduino.exe thư mục vừa giải nén để khởi động chương trình Hình 3.3: Giao diện làm việc Arduino IDE 24 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ SÀI GỊN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CHƯƠNG PHẦN MỀM VÀ GIẢI THUẬT 25 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ SÀI GỊN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ 4.1 GIẢI THUẬT 4.2 CHƯƠNG TRÌNH #include "DHT.h" #define DHTPIN // chân tín hiêu DHT #define DHTTYPE DHT11 // DHT 11 26 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ SÀI GỊN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); int cb = A0; //Chân cảm biến chân Analog: A0 int relay1 =8; int relay2 =9; int doc_cb, TBcb; /*const int giomo1 = 9; const int phutmo1 = 06; const int giomo2 = 17; const int phutmo2 = 00;*/ #include #include LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); //I2C LCD 0x27, LCD 16x02 //#include //DS3231 rtc(4, 5); //Time t; void setup() { Serial.begin(115200); Serial.println(F("DHTxx test!"));//Test DHT11 dht.begin(); pinMode (relay1, OUTPUT); digitalWrite (relay1, LOW); pinMode (relay2, OUTPUT); digitalWrite (relay2, LOW); pinMode (cb, INPUT); //Tín hiệu vào từ cảm biến Wire.begin();//Khởi tạo I2C lcd.backlight(); //Mở đèn LCD lcd.init(); //Khởi động LCD lcd.setCursor(10,1); lcd.print("DA: "); lcd.setCursor(0,0); 27 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ SÀI GỊN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ lcd.print("DAMT: "); lcd.setCursor(12,0); lcd.print("%"); lcd.setCursor(15,1); lcd.print("%"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("T: ");//in ND len LCD lcd.setCursor(7,1); lcd.print("C"); } void loop() { IN_NHIETDO(); float doc = dht.readTemperature(); if (doc > 32.00) digitalWrite(relay2,HIGH); else digitalWrite (relay2,LOW); for(int i=0;i70) digitalWrite(relay1,LOW); } } void IN_NHIETDO() //hàm in nhiệt độ,Độ ẩm lên LCD { float doam = dht.readHumidity(); float doc = dht.readTemperature(); float dof = dht.readTemperature(true); if (isnan(doam) || isnan(doc) || isnan(dof)) //kiểm tra hoạt động DHT11 { Serial.println(F("k co gia tri trả ve!")); return;} Serial.println("% nhiet "); Serial.println(doc); //in nhiet lcd.setCursor(2,1); lcd.print(doc); // in độ ẩm lcd.setCursor(7,0); lcd.print(doam); } 29 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ SÀI GỊN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 KẾT LUẬN 5.1.1 Kết – – – Hệ thống điều khiển tương đối ổn định, đáp ứng yêu cầu đề tài Hiển thị nhiệt độ LCD smartphone Cảm biến đọc nhiệt độ tương đối xác 5.1.2 Nhược điểm – – – Đọc nhiệt độ từ mơi trường vào chưa tuyệt đối xác Đa phần IC sử dụng giao tiếp I2C nên hệ thống bị bị delay Do sử dụng relay bật tắt máy bơm nên xảy tượng nhiễu cuộn dây động gây nên, làm cho hệ thống tự động reset 5.1.3 Hướng phát triển – – – – Dùng cảm biến nhiệt độ khác, có độ ổn định đọc nhiệt độ xác Đưa giải thuật khác để lập trình hệ thống tối ưu Với mạch ta kết nối khác hơn, sử dụng máy bơm có cơng suất lớn Có thể sử lượng mặt trời để làm nguồn điện cho hệ thống 30 ... việc sử dụng hệ thống tưới tự động giúp không tốn nhiều thời gian công sức việc chăm sóc mà hoa tươi tốt Hệ thống tưới tự động thích hợp cho loại có kĩ thuật trồng khắc khe, kiểm sốt điều kiện sống... trường có bán nhiều loại hệ thống tưới tự động nhằm giúp tiết kiệm thời gian công sức, chun nghiệp q trình chăm sóc cảnh Một hệ thống tưới tự động thông thường có cảm biến thiết bị đầu nhằm phục... ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Những trở lại đây, cụm từ “ tự động hóa” trở nên vơ phổ biến Tự động hóa hay điều khiển tự động thuật ngữ mô tả loạt công nghệ làm giảm can thiệp