Đang tải... (xem toàn văn)
Bài luận văn đạt điểm 9 trong kì báo cáo luận văn tốt nghiệp. Đề tài có sử dụng các công nghệ IOT mới nhất, phù hợp với thực tế hiện tại.Đề tài luận văn tập trung vào: Tìm hiểu các thông số cần điều khiển trong nhà trồng nấm: nhiệt độ, độ ẩm. Xây dựng, thiết kế mô hình đo lường nhiệt độ và độ ẩm. Lưu trữ các thông số đo đạc được theo thời gian thực. Giám sát và điều khiển các thiết bị theo cài đặt. Thiết kế và thi công mạch điều khiển. Lập trình đo đạc và hiển thị các thông số đo được. Lập trình lưu trữ các thông số đo đạc theo thời gian thực vào thẻ nhớ(micro SD Card). Lập trình giám sát và điều khiển mô hình nhà trồng nấm. Xây dựng kết nối hệ thống với điện thoại thông qua BlueTooth. Lập trình kết nối hệ thống với điện thoại thông qua BlueTooth.
TÓM TẮT Đề tài luận văn tập trung vào: - Tìm hiểu thơng số cần điều khiển nhà trồng nấm: nhiệt độ, độ ẩm - Xây dựng, thiết kế mơ hình đo lường nhiệt độ độ ẩm - Lưu trữ thông số đo đạc theo thời gian thực - Giám sát điều khiển thiết bị theo cài đặt - Thiết kế thi cơng mạch điều khiển - Lập trình đo đạc hiển thị thơng số đo - Lập trình lưu trữ thông số đo đạc theo thời gian thực vào thẻ nhớ (micro SD Card) - Lập trình giám sát điều khiển mơ hình nhà trồng nấm - Xây dựng kết nối hệ thống với điện thoại thơng qua BlueTooth - Lập trình kết nối hệ thống với điện thoại thông qua BlueTooth - Thử nghiệm, chỉnh sửa báo cáo ii MỤC LỤC Đề mục Trang bìa Trang i Nhiệm vụ luận văn Đề cương luận văn Lời cảm ơn ii Tóm tắt iii Mục lục iv Danh sách bảng biểu Danh sách hình vẽ viii ix CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích đề tài 1.3 Phạm vi đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ NẤM RƠM 2.1 Đặc điểm hình thái sinh lý nấm Rơm [5] 2.1.1 Độ ẩm 2.1.2 Nhiệt độ 2.1.3 pH: 2.1.4 Ánh sáng 2.1.5 Khơng khí 2.1.6 Nguồn nước 2.2 Đề xuất giải pháp giám sát điều khiển nhà nấm 2.2.1 Giám sát điều khiển thiết bị theo nhiệt độ 2.2.2 Giám sát điều khiển thiết bị theo độ ẩm không khí 2.2.3 Giám sát điều khiển đèn chiếu sáng nhà nấm 2.3 Kết luận CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ CÁC THIẾT BỊ 10 3.1 Cảm biến nhiệt độ - độ ẩm 10 3.1.1 Giới thiệu 10 3.1.2 Nguyên lý hoạt động DHT22 [6] 11 3.1.3 Kết luận 12 3.2 Module thời gian thực DS1307 – RTC [7] 13 3.2.1 Giới thiệu 13 3.2.2 Nguyên lý hoạt động DS1307 14 3.2.3 Kết luận 14 3.3 Module ghi đọc thẻ nhớ [8] 15 3.3.1 Giới thiệu 15 3.3.2 Nguyên lý hoạt động [9] 15 3.3.3 Kết luận 17 3.4 Module BlueTooth [10] 18 3.4.1 Giới thiệu 18 3.4.2 Nguyên lý hoạt động [11] 19 3.4.3 Kết luận 22 3.5 Màn hình Text LCD [12] 23 3.5.1 Giới thiệu 23 3.5.2 Sơ đồ kết nối 24 3.5.3 Điều khiển hiển thị 24 3.5.4 Kết luận 26 3.6 Vi xử lý ATMEGA32 27 3.6.1 Giới thiệu 27 3.6.2 Các tính 27 3.6.3 Đóng gói 29 3.6.4 Kết luận 30 3.7 IC ghi dịch 74595 [13] 31 3.7.1 Giới thiệu 31 3.7.2 Đóng gói 31 3.7.3 Kết luận 32 CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM 33 4.1 Phần mềm thiết kế mạch điện tử 33 4.2 Phần mềm lập trình CodeVisionAVR 35 4.3 Phần mềm lập trình điện thoại Android Studio 37 CHƯƠNG 5:THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH ĐIỆN TỬ 39 5.1 Ý tưởng thiết kế hệ thống 39 5.2 Yêu cầu kỹ thuật 39 5.3 Sơ đồ khối hệ thống 40 5.4 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 42 5.5 Mạch in điều khiển 44 5.5.1 Mạch điều khiển hiển thị 44 5.5.2 Mạch điều khiển trung tâm 48 5.6 Thi công mạch điện 50 CHƯƠNG 6: GIẢI THUẬT VÀ LẬP TRÌNH 53 6.1 Giao diện thao tác người dùng 53 6.2 Lưu đồ giải thuật 55 6.2.1 Lưu đồ chương trình 56 6.2.2 Lưu đồ chương trình ngắt Timer0 57 6.2.3 Lưu đồ chương trình ngắt Timer2 57 6.2.4 Lưu đồ chương trình qt ma trận phím 58 6.2.5 Lưu đồ chương trình đọc giá trị cảm biến DHT22 59 6.2.6 Lưu đồ chương trình ghi nhận liệu vào thẻ nhớ 60 6.2.7 Lưu đồ chương trình điều khiển thiết bị 60 6.2.8 Lưu đồ chương trình so sánh giá trị cảm biến 61 6.2.9 Lưu đồ chương trình ngắt nhận liệu UART - BlueTooth 62 6.3 Lập trình cho IC vi xử lý 62 6.4 Lập trình cho điện thoại thơng minh 62 6.4.1 Các cửa sổ chức chương trình 63 6.4.2 Kết luận 67 6.5 Sơ kết chương 67 CHƯƠNG 7: KHAI THÁC VÀ VẬN HÀNH 68 7.1 Mơ hình nhà nấm cụ thể 68 7.2 Vận hành điều khiển 70 7.3 Kết giai đoạn 71 7.4 Sơ kết chương 73 CHƯƠNG 8: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 74 8.1 Kết 74 8.2 Ưu điểm 74 8.3 Nhược điểm 74 8.4 Hướng phát triển 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 PHỤ LỤC 77 Code điều khiển 77 Hướng dẫn sử dụng điều khiển 87 Hướng dẫn sử dụng phần mềm điện thoại 92 DANH SÁCH BẢNG BIỂU Tên Bảng Trang Bảng Bảng 2.1: Giai đoạn kéo tơ theo nhiệt (1) Bảng 2.2: Giai đoạn hình thành thể theo nhiệt (2) Bảng 2.3: Giai đoạn phát triển theo nhiệt (3) Bảng 2.4: Giai đoạn kéo tơ theo độ ẩm khơng khí (1) Bảng 2.5: Giai đoạn hình thành thể theo độ ẩm khơng khí (2) Bảng 2.6: Giai đoạn phát triển theo độ ẩm khơng khí (3) Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật cảm biến DHT22 – DHT11 10 Bảng 6.1: Các ký hiệu lưu đồ giải thuật 55 DANH SÁCH HÌNH VẼ Tên Hình Trang Hình Hình 2.1 Nấm rơm Hình 3.1 Cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT22 DHT11 10 Hình 3.2 Sơ đồ kết nối DHT22 với vi xử lý 11 Hình 3.3 Module thời gian thực DS1307 - RTC 13 Hình 3.4 Module ghi đọc thẻ - MicroSD Card 15 Hình 3.5 Giao tiếp chuẩn SPI 16 Hình 3.6 Module BlueTooth HC - 05 18 Hình 3.7 Text LCD 16x2 23 Hình 3.8 Kết nối LCD 16x2 24 Hình 3.9 Lưu đồ trình tự giao tiếp với Text LCD 26 Hình 3.10 ATMega32 (hình ảnh thực tế) 27 Hình 3.11 Sơ đồ đóng gói ATMega32 29 Hình 3.12 IC ghi dịch 74595 (hình ảnh thực tế) 31 Hình 3.13 Sơ đồ đóng gói 74595 31 Hình 4.1 Cửa sổ chương trình vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện tử - ISIS 33 Hình 4.2 Cửa sổ chương trình bố trí linh kiện vẽ mạch in - ARES 34 Hình 4.3 Cửa sổ chương trình lập trình CodeVisionAVR 35 Hình 4.4 Cửa sổ chương trình lập trình Android Studio 38 Hình 5.1 Sơ đồ khối của hệ thống 41 Hình 5.2 Sơ đồ kết nối thiết bị với vi xử lý ATMega32 42 Hình 5.3 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống 43 Hình 5.4 Bố trí mạch in phần điều khiển hiển thị 44 Hình 5.5 Mạch in phần hiển thị sau kết nối linh kiện 45 Hình 5.6 Mặt nạ thao tác của điều khiển (khoan mạch) 46 Hình 5.7 Mặt nạ thao tác của điều khiển (đề-can dán) 47 Hình 5.8 Bố trí mạch in phần điều khiển trung tâm 48 Hình 5.9 Mạch in phần điều khiển trung tâm sau kết nối linh kiện 49 Hình 5.10 Ảnh thực tế - Mạch điều khiển trung tâm 50 Hình 5.11 Ảnh thực tế - Mạch điều khiển hiển thị 51 Hình 5.12 Ảnh thực tế - Mặt nạ mạch điều khiển hiển thị 52 Hình 6.1 Sơ đồ giao diện tương tác với hệ thống – phần 53 Hình 6.2 Sơ đồ giao diện tương tác với hệ thống – phần 54 Hình 6.3 Lưu đồ chương trình 56 Hình 6.4 Lưu đồ chương trình ngắt Timer0 57 Hình 6.5 Lưu đồ chương trình ngắt Timer2 57 Hình 6.6 Lưu đồ chương trình qt ma trận phím 58 Hình 6.7 Lưu đồ chương trình đọc giá trị cảm biến DHT22 59 Hình 6.8 Lưu đồ chương trình ghi nhận liệu vào thẻ nhớ 60 Hình 6.9 Lưu đồ chương trình điều khiển thiết bị 60 Hình 6.10 Lưu đồ chương trình so sánh giá trị cảm biến 61 Hình 6.11 Lưu đồ chương trình ngắt nhận UART - BlueTooth 62 Hình 6.12 Màn hình kết nối BlueTooth với điều khiển 63 Hình 6.13 Màn hình của phần mềm 64 Hình 6.14 Màn hình cài đặt thơng số cảm biến 64 Hình 6.15 Màn hình điều khiển thiết bị 65 Hình 6.16 Màn hình cài đặt thiết bị 65 Hình 6.17 Màn hình cài đặt cảm biến điều khiển thiết bị 66 Hình 6.18 Màn hình nạp chế độ làm việc 66 Hình 6.19 Màn hình cài đặt chế độ làm việc 67 Hình 7.1 Nhà trồng nấm rơm 68 Hình 7.2 Khn dùng trồng nấm 68 Hình 7.3 Sơ đồ bố trí mơ nấm nhà 69 Hình 7.4 Sơ đồ bố trí thiế bị nhà nấm 69 Hình 7.5 Vận hành thực tế của điều khiển 70 Hình 7.6 Giai đoạn trứng cá 71 Hình 7.7 Giai đoạn trái nho 71 Hình 7.8 Giai đoạn phát triển 72 Hình 7.9 Giai đoạn gần thu hoạch 72 Hình 7.10 Thu hoạch nấm 73 Hình P2.1 Giao diện thao tác với điều khiển 87 Hình P3.1 Biểu tượng của chương trình điều khiển 92 Hình P3.2 Màn hình kết nối BlueTooth với điều khiển 92 Hình P3.3 Màn hình của chương trình điều khiển 93 Chương 1: Giới thiệu CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Việt Nam ta nước nông nghiệp mạnh trồng lúa, rơm rạ sau thu hoạch lúa tận dụng lại để trồng nấm rơm người nơng dân trồng theo cách truyền thống để trời khơng tối ưu hóa diện tích trồng Khơng riêng nấm rơm, loài nấm khác trồng đa số dựa theo phương pháp thủ công tốn nhiều công lao động mà suất không ổn định yếu tố ngoại cảnh tác động Vì lý nên em chọn đề tài “Thiết kế thi cơng điều khiển mơ hình nhà trồng nấm”, nhằm đưa thiết kế, ý tưởng cho ngành trồng nấm sử dụng công nghệ cao Kiểm sốt phân tích số liệu thu thập để đưa phương án canh tác hiệu giúp nâng cao suất chất lượng sản phẩm 1.2 Mục đích đề tài Nghiên cứu mơ hình giám sát điều khiển thiết bị theo nhiệt độ độ ẩm, lưu trữ thông số đo đạc được, kết nối thiết bị với điện thoại di động Từ thiết kế điều khiển thực nghiệm Nghiên cứu sở lý thuyết, ứng dụng phần mềm lập trình vi xử lý AVR Code Vision để xây dựng chương trình điều khiển Ứng dụng phần mềm Android Studio để xây dựng liên kết điều khiển với điện thoại 1.3 Phạm vi đề tài Đo nhiệt độ môi trường khoảng 20 – 45oC [1] Đo độ ẩm môi trường khoảng 40 – 100% [1] Phụ lục //Khai bao cho Timer2 (8bits) 255 //#define OverTime2 10 //1us //#define T_COUNT2 (255 - OverTime2) // Su dung chuc nang MENU -// #define using_I2C //Su dung giao tiep I2C #define using_SD //Su dung module the nho #define using_UART_BL //Su dung module BlueTooth #define using_LCD_Text //Su dung man hinh LCD 16x2 #define using_DHT //Su dung gia tiep Cam bien DHT #include // -KT Su dung chuc nang MENU -// unsigned int tg_1s = 0; //255 unsigned char tg_Phim = 0; //255 //Tinh bang ms unsigned char tg_Chop = 0; //255 //Tinh bang ms unsigned char tg_LCDnen = 0; //255 //Tinh bang s unsigned char tg_GThieu = 0; //255 //Tinh bang s unsigned char tg_Doc_DHT = 0; void InitSystem(); /*/ -Xu Ly Ngat */ void XuLyNgat0(); void XuLyNgat2(); void XuLyLenh_BL(unsigned char data_); void XuLy_BL_Goi_So(unsigned char so_); void BL_Send_DHT22(); //A void BL_Send_ThSo_NhietAm(); //B void BL_Recv_ThSo_NhietAm(); //C void BL_Send_DK_Tbi(); //D void BL_Recv_DK_Tbi(); //E void BL_Send_Gio_Tbi(); //F void BL_Recv_Gio_Tbi(); //G void BL_Send_LK_Cb(); //H void BL_Recv_LK_Cb(); //I /*/ -Ket thuc Xu Ly Ngat */ /*/ -Xu Ly Nut nhan */ void QuetNut(); void QuetTbi(); void Send_595(unsigned char data); void XuLyLCDnen(); Phụ lục /*/ -Ket thuc Xu Ly Nut nhan */ /*/ -Cac Ham xu ly Chay */ /*/ -Ket thuc Cac Ham xu ly Chay */ unsigned char dang_nhan_BL = 0; void InitSystem() { DDRA = 0; DDRB = 0; DDRC = 0; DDRD = 0; //Thiet lap ngo vao ma tran PHIM M_BTN_D_P &= ~M_BTN_Mask_P; //Port doc du lieu M_BTN_O_P |= M_BTN_Mask_P; M_BTN_D_N |= M_BTN_Mask_N; //Port xuat du lieu Quet phim M_BTN_O_N |= M_BTN_Mask_N; //Keo port xuat len muc cao //Set ngo 74595 DDRC |= (1