Mô hình vườn thông minh trong nhà điều khiển bởi PIC 16f877a

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM ĐỒ ÁN TÔT NGHIP ĐỀ TÀI: VƯN THÔNG MINH LỜI NĨI ĐẦU -o0o1 Tính cấp thit đ ti  Nền nông nghiệp nước ta nơng nghiệp cịn lạc hậu chưa có nhiều ứng dụng khoa học kĩ thuật áp dụng vào thực tế Rất nhiều quy trình kĩ thuật trồng trọt, chăm sóc tiến hành cách chủ quan khơng đảm bảo u cầu Có thể nói nơng học ngồi kĩ thuật trồng trọt, chăm sóc tưới nước khâu quan trọng trồng trọt, để đảm bảo sinh trưởng phát triển bình thường, tưới tưới đủ theo yêu cầu nông học trồng không sinh sâu bệnh, hạn chế thuốc trừ sâu cho sản phẩm an toàn, đạt suất, hiệu cao Ngoài tuyến phố khu vực trung tâm thành phố bắt gặp hình ảnh xe bồn chở nước tưới dọc đường gây ùn tắc, an tồn giao thơng  Mặt khác nước ta giai đoạn công nghiệp hóa, đại hóa thiết bị máy móc tự động đưa vào phục vụ thay sức lao động người Vì thiết bị tưới nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đưa vào thực tiễn ngày áp dụng nhiều  Việc tính tốn để lựa chọn thiết bị hệ thống tưới đáp ứng nhu cầu tưới theo nông học trồng phù hợp điều kiện kinh tế, kỹ thuật cho hiệu cao việc cần thiết cho việc phát triển diện rộng hệ thống tưới Hệ thống tưới phun đáp ứng độ ẩm gốc, độ ẩm khơng khí cho trồng phát triển tốt, hệ thống tiết kiệm nước tạo điều kiện cho trồng hấp thu dinh dưỡng không gây rửa trơi, thối hóa đất, khơng gây nhiễm mơi trường Hệ thống tưới nước tự động kết hợp với bón phân, phun thuốc hóa học Hơn nữa, với việc thiết kế hệ thống tưới tự động giúp cho người tưới cây, khơng phải tốn chi phí nhân cơng tưới nước giám sát thời gian tưới Với hệ thống này, việc tưới tự động tùy theo nhiệt độ thời tiết nắng hay mưa, độ ẩm cao hay thấp, mùa năm… Tất điều kiện đưa vào hệ thống tính tốn đưa thời gian xác để bơm nước Người lao động không cần phải quan tâm đến việc tưới cây, sinh trưởng phát triển tốt nhờ việc tưới phù hợp xác Lý chọn đ ti  Hệ thống vườn thông minh hệ thống nhm đáp ứng theo yêu cầu sinh trưởng trồng, hệ thống hình thức cung cấp tự động nước, ánh sáng môi trường đất hợp l, giúp tiết kiệm sức lao động thời gian, công sức Vốn đ ph biến nhiều nước dần ứng dụng nhiều Nhận thấy nhu cầu rau mi gia đình ngày tăng cao, việc tìm mua rau có r nguồn gốc thật khơng dễ, để có khơng gian đủ để làm hệ thống vườn thông minh trồng rau phục vụ cho gia đình mi người khó Do  tưởng khu vườn thơng mini đời Khơng phải tốn khơng gian lớn làm vườn trồng rau, biến trở thành sản phẩm trang trí nhà Đem mơ hình đền với nhiều gia đình bối cảnh nơng nghiệp nước ta cịn q phụ thuộc vào khí hậu tự nhiên với phương pháp canh tác truyền thống Vậy nên, cần có h trợ thiết bị kỹ thuật có khả đo đạc, điều khiển thông số môi trường như: : nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, chất dinh dưỡng cung cấp phù hợp với giai đoạn phát triển trồng, Xuất phát từ vấn đề thực tiễn em đ nghiên cứu tiến hành thiết kế : “ Mơ hình vường thơng minh nhà điều khiển PIC 16F877A" Mục đích nghiên cứu - Vận dụng kiến thức đ học để nghiên cứu thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống tưới tự động, từ đưa vào ứng dụng thực tiễn Giúp cho việc tưới tiêu trồng nước ta có phương án đạt hiệu cao Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu phương pháp tưới, tham khảo mơ hình , đề tài có sẵn thị trường - Làm quen với linh kiện điện - điện tử ngồi thực tế - Tính tốn thiết kế mơ hình tưới nước tự động - Lập trình điều khiển với PIC16F877A Phương pháp nghiên cứu - Tham khảo đề tài - Thiết kế hệ thống - Thiết kế mạch điện tử - Lập trình điều khiển - Chạy thử - Đánh giá ưu nhược điểm - Khắc phục Hoàn thành đồ án Kt đạt - - Mơ hình tưới nước tự động theo yêu cầu - Có sở l thuyết hệ thống tự động nói chung hệ thống tưới nước tự động cho hoa màu nói riêng - Hiểu thêm mạch điện tử số linh kiện điện – điện tử Kt cấu đồ án - Tng quan hệ thống - Thiết kế hệ thống - Cơ sở l thuyết - Thiết kế mạch hệ thống - Lưu đồ thuật tốn code lập trình - Kết luận Hướng phát triển  Do thời gian, điều kiện nghiên cứu, chế tạo có giới hạn nên luận văn đ hồn thành chưa thật đáp ứng kỳ vọng tác giả, kiến nghị sau đề xuất để nghiên cứu sau hoàn chỉnh hơn: - Hệ thống cần thêm phận nhận biết độ ẩm đất để điều chỉnh độ ẩm đất cho phù hợp với điều kiện tưới tiêu - Hệ thống cần có phận nhận biết lượng CO2 để điều chỉnh lượng CO2 theo yêu cầu để quang hợp tốt - Hệ thống cần có phận pha trộn phân bón cách tự động - Hệ thống điều khiển lựa chọn thơng số điều kiện mơi trường cho nhóm cách tự động - Hệ thống điều khiển qua internet có khả linh hoạt như: thay đi số thông số điều kiện môi trường ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm v.v mà không cần điều chỉnh trực tiếp từ thiết bị LỜI CẢM ƠN -o0oĐề tài hoàn thành theo thời gian yêu cầu nhà trường khoa, đạt kết không n lực thân em mà cịn có giúp đỡ , bảo thầy cô bạn sinh viên Em xin chân thành cảm ơn: Sự dẫn góp  thầy Nguyễn Thanh Phương, cám ơn thầy đ nhiệt tình cung cấp thơng tin hướng dẫn h trợ em kiểm tra, khắc phục số thơng tin chưa xác Cảm ơn bạn sinh viên lớp bạn lớp kế bên đ giúp đỡ nhiều mặt phương tiện, sách vỡ,  kiến… Trong trình thực đề tài này, em đ cố gắng, xong khơng tránh khỏi thiếu xót Rất mong nhận góp , phê bình, dận qu thầy cô bạn SVTH: NGUYỄN DUY ĐỨC GVDH: NGUYỄN THANH PHƯƠNG MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG 1: Giới Thiệu v Chi Tit Linh Kiện .15 Giới thiệu linh kiện: 15 Tên linh kiện: 15 1.1 1.2 Chi tit tng linh kiện: 16 CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 28 2.1 Board mạch điu khiển PIC 16F877A 28 2.1.1 Giới thiệu v th giới PIC 16F877A 28 2.2 Phần mm lập trnh v vit CODE 31 2.2.1 Tổng quan v CCS 32 2.2.2 Tổng quan v phần mm PROTEUS 36 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 45 3.1 Đặc tính quang hợp xanh .45 3.1.1 Ảnh hưởng ánh sáng đn quang hợp .45 3.2 Tăng suất trồng .48 3.3 Kt luận 48 CHƯƠNG 4: Sơ Đồ Giải Thuật 50 CHƯƠNG 5: CODE Điu Khiển Các Linh Kiện Vận Hnh .52 KẾT LUẬN .61 TÀI LIỆU THAM KHẢO .62 13 CHƯƠNG 1: Giới Thiệu v Chi Tit Linh Kiện Giới thiệu linh kiện: 1.1 Tên linh kiện: Cảm biến ánh sáng BH1750 Cảm biến độ ẩm đất Cảm biến độ ẩm, nhiệt độ DHT21 AM2301 tích hợp cảm biến độ ẩm điện dung Màn hình text LCD2004 xanh dương sử dụng driver HD44780 Mạch Dimmer AC 2000W Động bơm P385 12VDC 3W PIC 16F877A 15 1.2 Chi tit tng linh kiện: Cảm bin ánh sáng BH1750 Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 sử dụng để đo cường độ ánh sáng theo đơn vị lux, càm biến có ADC nội tiền xử l nên giá trị trả giá trị trực tiếp cường độ ánh sáng lux Thông s: Nguồn: 3~5VDC Giao tiếp: I2C Khoảng đo: -> 65535 lux Kích cỡ: 21*16*3.3mm Một số ví dụ độ rọi ánh sáng: 16 3.1.5 Ảnh hưởng nguyên t khoáng Các nguyên tố kháng tham gia vào vào việc cấu thành nên Enzim quang hợp diệp lục cây, điều tiết độ đóng mở khí khng liên quan đến trình phân ly nước 3.2 Tăng suất trồng Để tăng suất trồng có nhiều cách chọn lựa giống mới, cải tạo đất, nhiên biện pháp hữu hiệu tăng suất trồng thông qua điều khiển quang hợp Tức tăng diện tích , tăng cường độ quang hợp tăng hệ số kinh tế Tăng diện tích lá: áp dụng biện pháp kĩ thuật chăm sóc, bón phân, tưới nước hợp l phù phợp với loài giống trồng Tăng cường độ quang hợp: Tuyển chọn tạo giống có cường độ hiệu suất quang hợp cao kết hợp áp dụng kĩ thuật chăm sóc hợp lí Tăng hệ số kinh tế: Tăng hệ số kinh tế trồng bng biện pháp chọn giống bón phân 3.3 Kt luận Đặc tính quang hợp quan trọng cho suất trồng, định 90 – 95% suất trồng Do việc tìm hiểu đặc tính quang hợp trồng, giúp cho việc điều chỉnh ánh sáng, nhiệt độ độ ẩm tốt làm cho trồng phát triển tốt cho suất cao Để trì thơng số khí hậu phù hợp với yêu cầu nông học rau hoa thiết bị kiểm sốt khí hậu nhà trồng có tập hợp tiểu hệ thống linh hoạt: 48 - Hệ thống thơng gió giảm nhiệt độ: Mành ẩm giảm nhiệt, phun sương làm mát, quạt thơng gió - Hệ thống gia nhiệt: Máy gia nhiệt áp dụng hình thức thi gió trực tiếp thi gió qua ống, hệ thống rèm che - Hệ thống b xung khí CO2: Máy phát sinh khí CO2 - Hệ thống điều khiển cường độ ánh sáng: Hệ thống lưới cắt nắng, vật liệu che phủ mái, b xung cường độ ánh sáng (đèn natri) - Hệ thống tưới mát - Hệ thống tưới nhỏ giọt - Quạt đối lưu không khí - Hệ thống tưới phân bón 49 CHƯƠNG 4: Sơ Đồ Giải Thuật CB NH SNG CB Đ M ĐT CB NHIT Đ B ĐIU KHIN TRUNG TÂM t= nhit đ BƠM HOT ĐNG h>=90% h< 70% h = Đ m đt Lx = đ sng Thi gian chiu BƠM TT QUT 50 ĐN BT Chương Trình Chính Start Khởi tạo analog LCD Sai Đọc độ ẩm đất Hiển thị LCD Thực chương trình độ ẩm Đúng Sai Đọc nhiệt độ Hiển thị LCD Thực chương trình nhiệt độ Hiển thị LCD Đúng Sai Đọc nh sng Thực chương trình nh sng Đúng 51 Kt thúc Chương trình đọc độ ẩm Start Dừng bơm nước Sai Nu độ ẩm Đúng Chạy bơm nước Đúng Sai Nu độ ẩm Kt thúc 52 Chương trình nhiệt độ Start Dừng quạt làm mt Sai Nu nhiệt độ Đúng Chạy quạt làm mt Đúng Sai Nu nhiệt độ Kt thúc 53 Chương trình nh sng Start Sai Tắt đèn nh sng tri Đúng Bật đèn Kt thúc 54 CHƯƠNG 5: CODE Điu Khiển Các Linh Kiện Vận Hnh #include #define LCD_ENABLE_PIN PIN_B2 #define LCD_RS_PIN PIN_B0 #define LCD_RW_PIN PIN_B1 #define LCD_DATA4 PIN_B4 #define LCD_DATA5 PIN_B5 #define LCD_DATA6 PIN_B6 #define LCD_DATA7 PIN_B7 #bit DC=0x08.7 #bit Quat=0x08.6 #byte trisD=0x88 #include unsigned INT16 ADC1, ADC2,DoAm; int dem,i; 55 UNSIGNED int32 Tam; FLOAT t,digit,volt; void main() { setup_adc_ports(sAN0|sAN1|sAN2); setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL); SETUP_CCP1(CCP_PWM); trisD=0x00; lcd_init(); LCD_PUTC('\f'); WHILE(TRUE) { set_adc_channel(0); ADC1=read_adc(); Tam=((INT32)ADC1*100)/1023; DoAm=(INT16)Tam; IF(DoAm27) { 57 Quat=1; lcd_gotoxy(1,2); printf(LCD_PUTC,"Quat ON-T:%0.0f",t);lcd_putc("*C "); } ELSE { Quat=0; lcd_gotoxy(1,2); printf(LCD_PUTC,"Quat OFF-T:%0.0f",t);lcd_putc("*C "); } delay_ms(2000); 58 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// LCD_PUTC('\f'); set_adc_channel(2); ADC2=read_adc(); IF(ADC2=300&&ADC2=600) { SET_PWM1_DUTY(0); lcd_gotoxy(1,1); lcd_putc("ANH SANG TOT "); } delay_ms(2000); LCD_PUTC('\f'); } } 60 KẾT LUẬN Những kết đạt Sau hoàn thành đồ án em đ rút kết sau: Đ nghiên cứu, tìm hiểu hệ thống tự động, số hệ thống tưới nước tự động nước Phướng pháp thiết kế hệ thống tưới nước tự động Hiểu số linh kiện điện tử Cách tính tốn thiết kế mạch điện tử Biết lập trình cho board mạch PIC16F877A Ngoài chúng em đ hoàn thiện thuyết mơ hình tưới nước tự động theo u cầu Mơ hình hoạt động tốt n định, có độ thẩm mỹ cao 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Minh Hà Kỹ thuật mạch điện tử Nhà Xuất Bản Giáo Dục Việt Nam [2] Nguyễn Bính.Điện tử công suất.Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật [3] Phan Đình Duy – Lê Văn La – Cao Văn Hưng Tài liệu hưng dẫn thực hành điện – điện tử Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh [4] http://www.payitforward.edu.vn/forum/threads/2723/ 62 ... nghiên cứu tiến hành thiết kế : “ Mô hình vường thơng minh nhà điều khiển PIC 16F877A" Mục đích nghiên cứu - Vận dụng kiến thức đ học để nghiên cứu thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống tưới tự động,... khích bạn nên bắt đầu với dòng vi điều khiển tài liệu có nhiều Một số đặc điểm PIC1 6F877A: - PIC 16F877A loại vi điều khiển 8bit tầm trung hng microchip - PIC 16F877A có kiến trúc Havard, sử dụng... vi điều khiển Tùy thuộc vào vi điều khiển phác thảo dựa PIC2 4, dsPIC33, 8051, Arduino, ARM7 Bạn tải trình dịch đ tập tin hex vào vi điều khiển có Proteus Hơn nữa, tích hợp thời gian thực với mô