Điều khiển và giám sát nhà kính qua mạng internet ứng dụng kit intel galileo

MỤC LỤC Mục lục Liệt kê hình Liệt kê bảng PHẦN A: GIỚI THIỆU Trang bìa Nhiệm vụ đồ án Lịch trình thực Lời cam đoan Lời cảm ơn PHẦN B: NỘI DUNG CHƢƠNG DẪN NHẬP 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 GIỚI HẠN 1.5 DÀN Ý NGHIÊN CỨU 1.6 Ý NGHĨA THỰC TIỄN CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 GIỚI THIỆU MƠ HÌNH NHÀ KÍNH 2.2 CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG NHÀ KÍNH 2.2.1 Vịi phun sƣơng chống tắc 2.2.2 Nhỏ giọt 2.2.3 Quạt thơng gió 2.3 KIT INTEL GALILEO 2.3.1 Giới thiệu 2.3.2 THÔNG SỐ KĨ THUẬT 2.4 LCD 13 2.4.1 LCD gì? 13 i 2.4.2 LCD có đặc điểm sau: 13 2.5 Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11 17 2.5.1 Thông số kỹ thuật 18 2.5.2 Nguyên lý hoạt động: 18 2.6 Cảm biến độ ẩm đất 21 2.7 Cảm biến ánh sáng 22 2.8 Module Relay kênh 5VDC/220VAC-10A: 22 CHƢƠNG 3: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ INTERNET VÀ CÁC NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH 23 3.1 GIỚI THIỆU VỀ INTERNET VÀ WEB 23 3.1.1 Bô ̣ giao thƣ́c TCP/IP 23 3.1.2 LAN WAN 23 3.1.3 HOST DOMAIN 25 3.1.4 DNS DYNAMIC DNS 26 3.2 GIỚI THIỆU CÁC NGÔN NGỮ 27 3.2.1 Ngôn ngữ HTML 27 3.2.2 Ngôn ngữ JavaScript 28 3.2.3 Ngôn ngữ C 29 3.3 Chƣơng trình để lập trình kit Intel Galileo 30 3.3.1 Giới thiệu trình biên dịch IDE 30 3.3.2 Cách cài đặt sử dụng 30 CHƢƠNG LƢU ĐỒ VÀ GIẢI THUẬT 37 4.1 GIẢI THUẬT 37 4.2 LƢU ĐỒ 37 CHƢƠNG 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 42 5.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 42 5.2 KẾT LUẬN 44 5.3 HƢỚNG PHÁ T TRIỂN ĐỀ TÀI 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 PHỤ LỤC 52 ii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Chức chân LCD 14 Bảng 2.2 Mã ký tự chuẩn LCD 15 Bảng 2.3 Mã lệnh LCD: 16 Bảng 2.4: Giá trị cảm biến đất .21 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1:Nhà kính sử dụng màng che phủ Hình 2.2:Nhà kính sử dụng lƣới cắt nắng .5 Hình 2.3(a).Thơng thống tự nhiên.- Hình 2.3(b) Thơng thống dùng quạt .5 Hình 2.4:Sơ đồ bố trí quạt .6 Hình 2.5:Vịi phun sƣơng chống tắc Hình 2.6:Vịi phun nhỏ giọt .7 Hình 2.7:Quạt thơng gió Hình 2.8:Hình ảnh thực tế KIT INTEL GALILEO Hình 2.9:Shield chân 10 Hình 2.10:Cấu tạo chi tiết bên .11 Hình 2.11:LCD 20x4 .13 Hình 2.12:Module I2C ngõ chân 17 Hình 2.13: Cảm biến nhiệt độ DHT11 17 Hình 2.14:Sơ đồ kết nối chân bên DHT11 18 Hình 2.15:Dạng xung gửi tín hiệu muốn đo 19 Hình 2.16:Dạng xung Bit 20 Hình 2.17:Dạng xung Bit 20 Hình 2.18:Cảm biến độ ẩm đất 21 Hình 2.19:Cảm biến ánh sáng .22 Hình 2.20:Module Relay kênh 22 Hình 2.21:Sơ đồ khối Relay 22 Hình 3.1:Mạng LAN .24 Hình 3.2:Mạng WAN 25 Hình 3.3: Host/Sever .25 Hình 3.4: DNS .26 Hình 3.5:Lựa chọn phiên IDE (Windows) .31 iii Hình 3.6: Giải nén vào thƣ mục gốc 32 Hình 3.7: Cài driver cho kit INTEL GALILEO 33 Hình 3.8:Chọn đƣờng dẫn tƣơng tự .33 Hình 3.9:Bảng thơng báo u cầu sử dụng nguồn ngồi .34 Hình 3.10:Update firmware(Windows) 35 Hình 3.11:Phần mềm IDE .36 Hình 5.1: Giao diện trang chủ .42 Hình 5.2: Mơ hình sản phẩm thực tế .43 Hình 5.3:Hộp điều khiển .43 iv PHẦN A GIỚI THIỆU v TRƢỜNG ĐH SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÖC PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thông tin sinh viên Họ tên: Lê Văn Vịnh MSSV:11141256 Tel: 0973686605 Email: levanvinh12793@gmail.com Họ tên: Đặng Quang Việt MSSV:11141436 Tel: 01638935658 Email: Thông tin đề tài Tên đề tài: Điều khiển giám sát nhà kính qua mạng Internet ứng dụng kit Intel Galileo Mục đích đề tài: Điều khiển giám sát thơng số nhà kính Đồ án tốt nghiệp đƣợc thực tại: Bộ môn Điện Tử Viễn Thông, Khoa Điện - Điện Tử, Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Thời gian thực hiện: Từ ngày 17/10/2015 đến 20/1 /2016 Các nhiệm vụ cụ thể đề tài - Tìm hiểu mơ hình trồng nhà kính loại cảm biến - Nắm vững kiến thức cách lập trình kit Intel Galileo - Đọc giá trị cảm biến điều khiển loại động qua Internet với thông số cài đặt trƣớc Lời cam đoan sinh viên Tôi (Chúng tôi) – Lê Văn Vịnh (và Đặng Quang Việt) cam đoan ĐATN cơng trình nghiên cứu thân (chúng tôi) dƣớisự hƣớng dẫn tiến sĩNguyễn Văn Thái Các kết công bố ĐATN trung thực không chép từ cơngtrình khác Tp.HCM, ngày tháng năm 2016 SV thực đồ án Lê Văn Vịnh Xác nhận Bộ Môn Tp.HCM, ngày tháng năm 2016 Giáo viên hƣớng dẫn (Ký ghi rõ họ tên học hàm học vị) vi TRƢỜNG ĐẠI HỌC SPKT TPHCM NAM Khoa Điện - Điện Tử Bộ Môn Điện Tử Viễn Thông CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2015 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Lê Văn Vịnh Lớp:11141DT2C MSSV: 11141DT2C Họ tên sinh viên 2: Đặng Quang Việt Lớp:11141DT2C MSSV: 11141DT2C Tên đề tài: Điều khiển giám sát nhà kính qua mạng Internet ứng dụng kit Intel Galileo Xác nhận GVHD Tuần/ngày Nội dung 17/10/2015 Nhận đề tài từ giáo viên hƣớng dẫn 18 – 30/10/2015 Tìm hiểu kit Intel Galileo,mơ hình nhà kính 1-15/11/2015 Đọc loại cảm biến, tìm hiểu giao diện Web Điều khiển chân ngõ kit qua mạng LAN 16 – 30/11/2015 1-15/12/2015 Mở port cho router để điều khiển qua Internet thi cơng mơ hình nhà kính 16 – 1/1/2016 Chạy thử nghiệm mơ hình chỉnh sửa sai sót 1-20/1/2016 Tiến hành viết luận văn tốt nghiệp GV HƢỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) vii LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới thầy cô giáo trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh nói chung thầy cô giáo Khoa Điện – Điện tử, mơn Điện tử cơng nghiệp nói riêng tận tình giảng dạy, truyền đạt cho chúng em kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian qua Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Văn Thái, thầy tận tình giúp đỡ, trực tiếp bảo, hƣớng dẫn chúng em suốt trình làm đồ án tốt nghiệp Trong thời gian làm việc với thầy, chúng em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà cịn học tập đƣợc tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, điều cần thiết cho chúng em trình học tập làm việc sau Sau cùng, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành, tơn kính tới ba mẹ, bạn bè động viên, đóng góp ý kiến giúp đỡ trình học tâp, nghiên cứu hồn thành đồ án Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2016 Ngƣời thực đề tài Đặng Quang Việt viii Lê Văn Vịnh PHẦN B NỘI DUNG ix ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2016 GVHD: TS NGUYỄN VĂN THÁI CHƢƠNG DẪN NHẬP 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Với xu hƣớng công nghiệp hố, đại hố vào Nơng nghiệp,một hƣớng cơng nghiệp hố nơng nghiệp áp dụng hình thức sản xuất kiểu công nghiệp tức thực thâm canh hiệu cao bền vững phƣơng thức sản xuất nông nghiệp đại, sản xuất quanh năm khơng phụ thuộc vào điều kiện khí hậu mơi trƣờng Để đáp ứng đƣợc mục tiêu thiết trồng phải đƣợc trồng nhà kính, hệ thống thiết bị điều khiển tiểu khí hậu nhà kính nhằm tạo mơi trƣờng tốt cho trồng phát triển yếu tố định Ứng dụng kỹ thuật trồng nhà lƣới, nhà kính mang lại hiệu thiết thực cho ngƣời sản xuất nhƣ nâng cao suất chất lƣợng sản phẩm nơng nghiệp.Do góp phần nâng cao cơng nghệ với mong muốn đƣợc áp dụng kiến thức học vào thực tiễn chúng em đề xuất thực đề tài “Mô Hin ̀ h Điề u Khiể n Giám Sát Nhà Kính Qua Mạng Internet Ứng Dụng Kit Intel Galileo ” 1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Ngày bùng nổ thông tin ngày nhiều lan rộng khắp giới Cùng với ngành khoa học kỹ thuật khơng ngừng phát triển làm cho ngƣời cần phải nâng cao kiến thức chuyên môn nhƣ khả nắm bắt thông tin nƣớc giới áp dụng vào thực tiễn Mạng Internet ngày phát triển rộng rãi gắn liề n với công viê ̣c và cuô ̣c số ng hằ ng ngày của ngƣời Sƣ̉ du ̣ng Internet đã và trở thành mô ̣t thói quen không thể thiế u cuô ̣c số ng , tƣ̀ ho ̣c tâ ̣p , công viê ̣c đế n giải trí Với sƣ̣ xuấ t hiê ̣n của các thiế t bi ̣thơng minh nhƣ smartphone, máy tính bảng,… viê ̣c truy câ ̣p Internet trở nên dễ dàng tiện lợi nhiều Trong năm gần điều kiện khí hậu thời tiết thay đổi bất thƣờng gây nhiều khó khăn sản xuất nơng nghiệp Việc giám sát điều khiển đƣợc nhiệt độ, ẩm độ ánh sáng mơi trƣờng góp phần nâng cao mức độ tự động hóa, thuận tiện cho ngƣời sử dụng nâng cao chất lƣợng hệ thống, nâng cao hiệu sản xuất nông nghiệp Xuất phát từ thực tế nhóm tìm hiểu nghiên cứu xây dựng mơ hình “Mơ Hin ̀ h Điề u Khiể n Giám Sát Nhà Kính Qua Mạng Internet Ứng Dụng Kit Intel Galileo ” 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Trong giới hạn đề tài, ngƣời thực đề tài tập trung vào nghiên cứu việc giám sát điều khiển nhà kính thơng qua internet với thơng số nhiệt độ khơng khí, độ ẩm khơng khí độ ẩm đất Với hạn chế thời gian nhƣ kiến thức chuyên môn, nên nhóm thực mơ hình tƣơng đối so với thực tế SVTH: ĐẶNG QUANG VIỆT – LÊ VĂN VỊNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2016 GVHD: TS NGUYỄN VĂN THÁI 5.2 KẾT LUẬN Trong giới hạn thời gian kiến thức cho phép, nhóm nghiên cứu tài liệu internet , cô ̣ng với sƣ̣ giúp đỡ của cô ̣ng đồ ng phát triể n KIT INTEL GALILEO q thầy , anh chị khóa trƣớc , bạn sinh viên trƣờng đại học Sƣ , phạm Kỹ thuâ ̣t thành phố Hồ Chí Minh và đă ̣c biê ̣t là giáo viên hƣớng dẫn TS.Nguyễn Văn Thái, nhóm củng cố tìm hiểu thêm đƣợc nhiều kiến thức Galileo nhƣ ứng dụng KIT INTEL GALILEO, công nghệ IoT với kiến thức học trƣờng vào đề tài mang tính ứng dụng cao sống ngày Ngoài việc tiếp cận đƣợc phƣơng pháp nghiên cứu đề tài khoa học với nhiều học đƣợc rút trình tiến hành nghiên cứu thực đề tài để dần cải thiện kỹ thân 5.3 HƢỚNG PHÁ T TRIỂN ĐỀ TÀ I Trong trình thực đề tài, nhóm cịn nhiều thiếu sót kiến thức chun mơn canh tác, nhƣ chuyên ngành nên đề tài nhiều giới hạn Đề tài phát triển thêm hƣớng viết ứng dụng cho điện thoại thông minh giúp việc giám sát nhà kính tiện lợi thú vị Đề tài cịn áp dụng mở rộng cho việc gieo trồng tự động, hay trang trại giống Ngồi kiến thức cịn ứng dụng theo hƣớng mơ hình canh tác nông nghiệp tự động SVTH: ĐẶNG QUANG VIỆT – LÊ VĂN VỊNH 44 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2016 GVHD: TS NGUYỄN VĂN THÁI TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Đình Phú, Giáo trình vi xử lý 2, Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, 2012 Nguyễn Đình Phú – Trƣơng Thị Bích Ngà, Điện tử 2, Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, 2007 Giáo trình lập trình C bản, Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, 2010 Một số Website:  www.arduino.vn  www.arduino.cc  www.makel.intel.com  http://startingelectronics.org  www.instructables.com  www.alldatasheet.com  www.w3schools.com SVTH: ĐẶNG QUANG VIỆT – LÊ VĂN VỊNH 45 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2016 GVHD: TS NGUYỄN VĂN THÁI CODE CHƢƠNG TRÌNH CODE GIAO DIỆN WEB NHÀ KÍNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2016 Đề tài: Mơ hình trồng nhà kính ứng dụng kít Intel Galileo GVHD: TS NGUYỄN VĂN THÁI SVTH: LÊ VĂN VỊNH 11141256 ĐẶNG QUANG VIỆT 11141436 strLED1 = ""; strLED2 = ""; strLED3 = ""; strLED4 = ""; strLine1 = ""; strLine2 = ""; strLine3 = ""; var LED1_state = 0; var LED2_state = 0; var LED3_state = 0; var LED4_state = 0; function GetArduinoIO() { nocache = "&nocache=" + Math.random() * 1000000; var request = new XMLHttpRequest(); request.onreadystatechange = function() { if (this.readyState == 4) { if (this.status == 200) { if (this.responseXML != null) { SVTH: ĐẶNG QUANG VIỆT – LÊ VĂN VỊNH 46 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2016 GVHD: TS NGUYỄN VĂN THÁI // XML file received - contains analog values, switch values and LED states var count; // get analog inputs var num_an = this.responseXML.getElementsByTagName('analog').length; for (count = 0; count < num_an; count++) { document.getElementsByClassName("analog")[count].innerHTML = this.responseXML.getElementsByTagName('analog')[count].childNodes[0] nodeValue; } // get switch inputs // LED if (this.responseXML.getElementsByTagName('LED')[0].childNodes[0].nodeValue === "on") { document.getElementById("LED1").innerHTML = "ĐÈN CHIẾU SÁNG ON (D4)"; LED1_state = 1; } else { document.getElementById("LED1").innerHTML = "ĐÈN CHIẾU SÁNG OFF(D4)"; LED1_state = 0; } //LED2 if (this.responseXML.getElementsByTagName('LED')[1].childNodes[0].nodeValue === "on") { document.getElementById("LED2").innerHTML = "QUẠT GIÓ ON (D5)"; LED2_state = 1; } else { document.getElementById("LED2").innerHTML = "QUẠT GIÓ OFF (D5)"; LED2_state = 0; } SVTH: ĐẶNG QUANG VIỆT – LÊ VĂN VỊNH 47 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2016 GVHD: TS NGUYỄN VĂN THÁI // LED if (this.responseXML.getElementsByTagName('LED')[2].childNodes[0].nodeValue === "on") { document.getElementById("LED3").innerHTML = "TƢỚI PHUN SƢƠNG ON (D6)"; LED3_state = 1; } else { document.getElementById("LED3").innerHTML = "TƢỚI PHUN SƢƠNG OFF(D6)"; LED3_state = 0; } // LED if (this.responseXML.getElementsByTagName('LED')[3].childNodes[0].nodeValue === "on") { document.getElementById("LED4").innerHTML = "TƢỚI NHỎ GIỌT ON(D7)"; LED4_state = 1; } else { document.getElementById("LED4").innerHTML = "TƢỚI NHỎ GIỌT OFF(D7)"; LED4_state = 0; } } } } } // send HTTP GET request with LEDs to switch on/off if any request.open("GET", "ajax_inputs" + strLine1 + strLine2 +strLine3 +strLED1 + strLED2 + strLED3 + strLED4 + nocache, true); request.send(null); setTimeout('GetArduinoIO()', 1000); strLED1 = ""; strLED2 = ""; strLED3 = ""; strLED4 = ""; } SVTH: ĐẶNG QUANG VIỆT – LÊ VĂN VỊNH 48 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2016 GVHD: TS NGUYỄN VĂN THÁI // service LEDs when checkbox checked/unchecked function GetButton1() { if (LED3_state === 1) { LED3_state = 0; strLED3 = "&LED3=0"; } else { LED3_state = 1; strLED3 = "&LED3=1"; } } function GetButton2() { if (LED4_state === 1) { LED4_state = 0; strLED4 = "&LED4=0"; } else { LED4_state = 1; strLED4 = "&LED4=1"; } } function GetButton3() { if (LED1_state === 1) { LED1_state = 0; strLED1 = "&LED1=0"; } else { LED1_state = 1; strLED1 = "&LED1=1"; } } function GetButton4() { if (LED2_state === 1) { LED2_state = 0; strLED2 = "&LED2=0"; } else { LED2_state = 1; strLED2 = "&LED2=1"; } } SVTH: ĐẶNG QUANG VIỆT – LÊ VĂN VỊNH 49 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2016 GVHD: TS NGUYỄN VĂN THÁI function SendText() { //alert("Update Secessful"); nocache = "&nocache=" + Math.random() * 1000000; var request = new XMLHttpRequest(); var t1 = parseFloat(document.getElementById("txt_form").line1LCD.value); if(t1>0){ strLine1 = "&L1=" + document.getElementById("txt_form").line1LCD.value; alert("Update Secessful");} else{ alert("Please enter the number"); } var t2 = parseFloat(document.getElementById("txt_form").line2LCD.value); if(t2>0){ strLine2 = "&L2=" + document.getElementById("txt_form").line2LCD.value; alert("Update Secessful");} else{ alert("Please enter the number"); } var t3 = parseFloat(document.getElementById("txt_form").line3LCD.value); if(test>0){ strLine3 = "&L3=" + document.getElementById("txt_form").line3LCD.value; alert("Update Secessful");} else{ alert("Please enter the number"); } } SVTH: ĐẶNG QUANG VIỆT – LÊ VĂN VỊNH 50 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2016 GVHD: TS NGUYỄN VĂN THÁI IO_box { float: left; margin: 10px 20px 20px 20px; border: 5px solid blue; padding: 40px 50px 10px; width: 300px; } h2 { font-size: 100%; color: blue; margin: 0 20px 60px; } p, form, button { font-size: 90%; color: red; } button { background-color: blue; border: none; color: white; padding: 15px 32px; text-align: center; text-decoration: none; display: inline-block; font-size: 16px; margin: 4px 2px; cursor: pointer; } SVTH: ĐẶNG QUANG VIỆT – LÊ VĂN VỊNH 51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2016 GVHD: TS NGUYỄN VĂN THÁI