Đồ án Vườn thông minh

GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP ĐỀ TÀI: VƯỜN THÔNG MINH Ngành : Điện – Điện tử Chuyên ngành : Điện Công Nghiệp Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN THANH PHƯƠNG Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Đức MSSV: 1311020099 Lớp : 13DDC04 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP ĐỀ TÀI: VƯỜN THÔNG MINH Ngành : Điện – Điện tử Chuyên ngành : Điện Công Nghiệp Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN THANH PHƯƠNG Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Đức MSSV: 1311020099 Lớp : 13DDC04 SVTH: NGUYỄN DUY ĐỨC GVDH: NGUYỄN THANH PHƯƠNG Phiếu giao đề tài SVTH: NGUYỄN DUY ĐỨC GVDH: NGUYỄN THANH PHƯƠNG Lời cam đoan SVTH: NGUYỄN DUY ĐỨC GVDH: NGUYỄN THANH PHƯƠNG LỜI NÓI ĐẦU -o0o1 Tính cấp thiết đề tài  Nền nơng 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 không 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 cơng 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 không khí cho trồng SVTH: NGUYỄN DUY ĐỨC GVDH: NGUYỄN THANH PHƯƠNG phát triển tốt, hệ thống tiết kiệm nước tạo điều kiện cho trồng hấp thu dinh dưỡng khơng gây rửa trơi, thối hóa đất, khơng gây ô nhiễm môi 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 khơng phải tưới cây, khơng phải tốn chi phí nhân công 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 SVTH: NGUYỄN DUY ĐỨC GVDH: NGUYỄN THANH PHƯƠNG Lý chọn đề tài  Hệ thống vườn thông minh hệ thống nhằm đáp ứng theo yêu cầu sinh trưởng trồng, hệ thống hình thức cung cấp tự động nước, ánh sáng môi trường đất hợp lý, giúp tiết kiệm sức lao động thời gian, công sức Vốn đã phổ biến nhiều nước dần ứng dụng nhiều Nhận thấy nhu cầu rau mỡi gia đình ngày tăng cao, việc tìm mua rau có rõ nguồn gốc thật khơng dễ, để có khơng gian đủ để làm hệ thống vườn thông minh trồng rau phục vụ cho gia đình mỡi người khó Do ý 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 hỡ 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 đã nghiên cứu tiến hành thiết kế : “ Mơ hình vường thơng minh nhà điều khiển PIC 16F877A" Mục đích nghiên cứu - Vận dụng kiến thức đã 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 thực tế - Tính tốn thiết kế mơ hình tưới nước tự động SVTH: NGUYỄN DUY ĐỨC - GVDH: NGUYỄN THANH PHƯƠNG 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 Kết đạt - - Mơ hình tưới nước tự động theo yêu cầu - Có sở lý 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 Kết cấu đồ án - Tổng quan hệ thống - Thiết kế hệ thống - Cơ sở lý 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 đã hồn thành chưa thật đáp ứng kỳ vọng tác giả, SVTH: NGUYỄN DUY ĐỨC GVDH: NGUYỄN THANH PHƯƠNG 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 đổi 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 SVTH: NGUYỄN DUY ĐỨC GVDH: NGUYỄN THANH PHƯƠNG LỜI CẢM ƠN -o0oĐề tài hoàn thành theo thời gian yêu cầu nhà trường khoa, đạt kết không nỗ lực thân em mà cịn có giúp đỡ , bảo thầy cô bạn sinh viên Em xin chân thành cảm ơn: Sự dẫn góp ý thầy Nguyễn Thanh Phương, cám ơn thầy đã nhiệt tình cung cấp thơng tin hướng dẫn hỡ trợ em kiểm tra, khắc phục số thông tin chưa xác Cảm ơn bạn sinh viên lớp bạn lớp kế bên đã giúp đỡ nhiều mặt phương tiện, sách vỡ, ý kiến… Trong trình thực đề tài này, em đã cố gắng, xong không tránh khỏi thiếu xót Rất mong nhận góp ý, phê bình, dận quý thầy bạn SVTH: NGUYỄN DUY ĐỨC GVDH: NGUYỄN THANH PHƯƠNG 3.1.5 Ảnh hưởng ngun tớ khống Các nguyên tố kháng tham gia vào vào việc cấu thành nên Enzim quang hợp diệp lục cây, điều tiết độ đóng mở khí khởng 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 lý 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 bằng biện pháp chọn giống bón phân 3.3 Kết 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 SVTH: NGUYỄN DUY ĐỨC - GVDH: NGUYỄN THANH PHƯƠNG 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 thởi gió trực tiếp thởi gió qua ống, hệ thống rèm che - Hệ thống bở 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, bổ xung cường độ ánh sáng (đèn natri) - Hệ thống tưới mát - Hệ thống tưới nhỏ giọt - Quạt đối lưu khơng khí - Hệ thống tưới phân bón 49 SVTH: NGUYỄN DUY ĐỨC GVDH: NGUYỄN THANH PHƯƠNG CHƯƠNG 4: Sơ Đồ Giải Thuật CB ÁNH SÁNG CB ĐỘ ẨM ĐẤT CB NHIỆT ĐỘ BỢ ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM t= nhiệt đợ BƠM HOẠT ĐỢNG h>=90% h< 70% h = Đợ ẩm đất Lx = độ sáng Thời gian chiếu sáng BƠM TẮT QUẠT 50 ĐÈN BẬT SVTH: NGUYỄN DUY ĐỨC GVDH: NGUYỄN THANH PHƯƠNG Chương Trình Chính Start Khởi tạo analog LCD Sai Đọc độ ẩm đất Hiển thị LCD Thực chương trình độ ẩm Sai Đúng Đọc nhiệt độ Hiển thị LCD Thực chương trình nhiệt độ Hiển thị LCD Đúng Sai Đọc ánh sáng Thực chương trình ánh sáng Đúng 51 Kết thúc SVTH: NGUYỄN DUY ĐỨC GVDH: NGUYỄN THANH PHƯƠNG Chương trình đọc độ ẩm Start Dừng bơm nước Sai Nếu độ ẩm < 70% Đúng Chạy bơm nước Đúng Nếu độ ẩm > 70% Kết thúc 52 Sai SVTH: NGUYỄN DUY ĐỨC GVDH: NGUYỄN THANH PHƯƠNG Chương trình nhiệt độ Start Dừng quạt làm mát Sai Nếu nhiệt độ 27 độ Kết thúc 53 Sai SVTH: NGUYỄN DUY ĐỨC GVDH: NGUYỄN THANH PHƯƠNG Chương trình ánh sáng Start Sai Tắt đèn ánh sáng trời > vườn Đúng Bật đèn Kết thúc 54 SVTH: NGUYỄN DUY ĐỨC GVDH: NGUYỄN THANH PHƯƠNG CHƯƠNG 5: CODE Điều Khiển Các Linh Kiện Vận Hành #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 SVTH: NGUYỄN DUY ĐỨC GVDH: NGUYỄN THANH PHƯƠNG 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 SVTH: NGUYỄN DUY ĐỨC GVDH: NGUYỄN THANH PHƯƠNG 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 SVTH: NGUYỄN DUY ĐỨC GVDH: NGUYỄN THANH PHƯƠNG ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 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 SVTH: NGUYỄN DUY ĐỨC GVDH: NGUYỄN THANH PHƯƠNG KẾT LUẬN Những kết đạt Sau hoàn thành đồ án em đã rút kết sau: Đã 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 Ngồi chúng em đã hồn thiện thuyết mơ hình tưới nước tự động theo u cầu Mơ hình hoạt động tốt ởn định, có độ thẩm mỹ cao 61 SVTH: NGUYỄN DUY ĐỨC GVDH: NGUYỄN THANH PHƯƠNG 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 cơng suất.Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật [3] Phan Đình Duy – Lê Văn La – Cao Văn Hưng Tài liệu hướng 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 ... biến 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 lý nên giá trị trả giá trị trực tiếp cường độ ánh sáng lux Thông. .. hưởng ánh sáng đến quang hợp Ánh sáng ảnh hưởng đến quang hợp hai mặt: cường độ sáng quang phở sáng a) Cường độ sáng Có hai trị số liên quan đến quang hợp điềm bù sáng điểm bảo hòa ánh sáng - Điểm... Điểm bù sáng: cường độ sáng mà cường độ quang hợp cân bằng với cường độ hô hấp - Điểm bảo hòa ánh sáng: trị số ánh sáng mà từ cường độ quang hợp khơng tăng thêm ( đạt cực đại) cường độ sáng tiếp