(Đồ án hcmute) điều khiển và giám sát vườn rau thông minh tiêu chuẩn vietgap bằng arduino và sim900

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT VƯỜN RAU THÔNG MINH TIÊU CHUẨN VIETGAP BẰNG ARDUINO VÀ SIM900 GVHD: PGS.TS NGUYỄN TRƯỜNG THỊNH SVTH: NGUYỄN HOÀNG ANH KHOA MSSV: 10111028 SVTH: HUỲNH KIM TÙNG MSSV: 10111092 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2016 an TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ                  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT VƢỜN RAU THÔNG MINH TIÊU CHUẨN VIETGAP BẰNG ARDUINO VÀ SIM900 GVHD : PGS.TS Nguyễn Trƣờng Thịnh SVTH : Nguyễn Hoàng Anh Khoa MSSV : 10111028 SVTH : Huỳnh Kim Tùng MSSV : 10111092 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2016 an NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Anh Khoa MSSV : 10111028 Huỳnh Kim Tùng MSSV : 10111092 Ngành : Cơ Điện Tử Khóa : 2010 Tên đề tài ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT VƢỜN RAU THÔNG MINH TIÊU CHUẨN VIETGAP BẰNG ARDUINO VÀ SIM900 Nhiệm vụ cụ thể - Nghiên cứu dạng nhà vƣờn đƣợc bà sử dụng phổ biến để tiến hành thiết kế gia cơng mơ hình nhà vƣờn trồng rau thật xác để kết thực mơ hình ứng dụng tốt đƣa vào thực tế - Nguyên cứu tiêu chuẩn VietGAP yêu cầu, tiêu chí cảu tiêu chuẩn q trình canh tác qua đƣa giải pháp cho trình nghiên cứu - Tìm hiểu giống trồng phổ biến tại.Thông qua q trình tìm hiểu tập tính, nhu cầu nƣớc, ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm nhu chất dinh dƣỡng để đƣa phƣơng pháp thiết kế hệ thống thứ cấp cho vƣờn - Lập trình hồn thiện cho mơ hình điều chỉnh yếu tố quan trọng cho trồng nhƣ nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng nhƣ nƣớc thích hợp cho trồng theo biến đổi thời tiết bên - Lập trình cho hệ thống giúp ngƣời nơng dân tƣơng tác tốt với vƣờn rau dù khơng có mặt vƣờn thơng qua điện thoại di động cảu Ngày giao nhiệm vụ : Ngày 24 tháng 09 năm 2015 Ngày hoàn thành nhiệm vụ : Ngày 08 tháng 01 năm 2016 Giáo viên hƣớng dẫn : PGS.TS NGUYỄN TRƢỜNG THỊNH Nội dung yêu cầu Đồ án Tốt nghiệp đƣợc Bộ môn thông qua Tp.HCM, ngày … tháng … năm 2016 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN PGS.TS NGUYỄN TRƢỜNG THỊNH an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc -*** Tp Hồ Chí Minh, ngày - tháng -năm 2016 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Họ tên: Nguyễn Hoàng Anh Khoa MSSV: 10111028 Huỳnh Kim Tùng MSSV: 10111092 Ngành: Cơ Điện Tử Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT VƢỜN RAU THÔNG MINH TIÊU CHUẨN VIETGAP BẰNG ARDUINO VÀ SIM 900 Họ tên giáo viên hƣớng dẫn: PGS.TS Nguyễn Trƣờng Thịnh NHẬN XÉT Về nội dung đề tài khối lƣợng thực Ƣu điểm Nhƣợc điểm Đề nghị cho bảo vệ hay không? 5.Đánh giá loại 6.Đánh giá điểm …………….(Bằng chữ ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Giáo viên hƣớng dẫn (ký ghi rõ họ tên) an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc -*** Tp Hồ Chí Minh, ngày - tháng -năm 2016 PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên: Nguyễn Hoàng Anh Khoa MSSV: 10111028 Huỳnh Kim Tùng MSSV: 10111092 Ngành: Cơ Điện Tử Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT VƢỜN RAU THÔNG MINH TIÊU CHUẨN VIETGAP BẰNG ARDUINO VÀ SIM 900 Họ tên giáo viên phản biện: TS Nguyễn Vũ Lân NHẬN XÉT Về nội dung đề tài khối lƣợng thực Ƣu điểm Nhƣợc điểm Đề nghị cho bảo vệ hay không? 5.Đánh giá loại Đánh giá điểm …………….(Bằng chữ ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Giáo viên phản biện (ký ghi rõ họ tên) an LỜI CẢM ƠN Sau trình thực đề tài với nhiều nỗ lực, học tập làm việc nghiêm túc thân, cuối đồ án đƣợc hoàn thành thời gian quy định theo yêu cầu đặt Để có đƣợc thành này, mặt cố gắng thân, mặt khác dẫn tận tình thầy cơ, giúp đỡ bạn bè, động viên khích lệ ngƣời thân Nhóm xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Trƣờng Thịnh hƣớng dẫn, giúp đỡ tận tình tạo điều kiện thuận lợi để nhóm chúng em hoàn thành đồ án Qua thời gian làm đề tài, nhóm học hỏi, thu nhận thêm đƣợc nhiều kiến thức bổ ích Nhóm xin gửi lời cảm ơn đến thầy Bộ môn Cơ điện tử nhiệt tình giúp đỡ, tƣ vấn cho chúng em Cùng lời cảm ơn chân thành đến hộ dân TP.Bảo Lôc, tỉnh Lâm Đồng tƣ vấn, giúp đỡ chúng em trình khảo sat nghiên cứu địa phƣơng Nhóm xin cảm ơn bạn Cơ Điện Tử 10 có đóng góp ý kiến thiết thực nhƣ động viên, giúp đỡ, hỗ trợ nhiệt tình suốt q trình nhóm thực đề tài Với thời gian thực đồ án có hạn, dù nhóm cố gắng nhƣng chắn không tránh khỏi sai lầm, thiếu sót Nhóm mong nhận đƣợc dẫn đóng góp q thầy bạn Xin chân thành cảm ơn Tp.HCM, ngày 08 tháng 01 năm 2016 Nhóm thực đề tài an TĨM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án trình bày kết nghiên cứu nhằm điều khiển giám sát vƣờn rau thông minh để đạt đƣợc tiêu chí tiêu chuẩn VietGAP cách điều khiển thông số ảnh hƣởng trực tiếp đến trình phát triển giống trồng cụ thể nhƣ: Nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng Thông qua thiết bị điều khiển Andruino để xử lý cá thông số đầu vào qua thiết bị thứ cấp cảm biến đƣa đối ứng cho thiết bị nhƣ bơm, tạo ẩm hay quạt hoạt động nhằm tạo điều kiện môi trƣờng tốt để trồng phát triển tốt mà phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên Bên cạnh đề tài cịn hƣớng đến việc giám sát vƣờn rau từ xa thông qua tin nhắn điện thoại nhờ vào shield mở rộng SIM900 tích hợp cho andruino giúp ta diều khiển vƣờn từ xa Đồ án gồm năm chƣơng với nội dung sau: Chƣơng : Tổng quan Giới thiệu lý chọn đề tài, phƣơng pháp nghiên cứu đề tài…Giới thiệu cơng trình nghiên cứu có liên quan nƣớc nhƣ nƣớc Chƣơng : Cơ sở lý thuyết Trình bày sở lý thuyết cần thiết để thực đề tài Chƣơng : Tổng quan vườn rau thơng minh Trình bày tiêu chí u cầu vƣờn rau thơng minh Chƣơng : Linh kiện sử dụng Trình bày linh kiện sử dụng đề tài thông số kỹ thuật linh kiện Chƣơng : Thiết kế thi cơng mơ hình Trình bày q trình thực Chƣơng : Lưu đồ giải thuật Trình bày thu nhận xử lý tín hiệu Chƣơng 7: Kết kiến nghị Trình bày kết đƣa hƣớng phát triển an ABSTRACT This Project presents a research in order to the supervisory control a smart garden to achieve the standard criteria VietGAP by controlling parameters directly influence the development of a specific plant varieties such as: temperature, humidity and light Through the control device Andruino to handle input parameters through secondary devices as sensors and provide a solution for devices such as pump, fan, humidifier or activities to create environmental conditions The best for the best plant growth but not dependent on natural conditions Besides other topics aimed at remote monitoring vegetable garden through phone messages thanks to the integrated shield extension for andruino SIM900 help us can control the remote garden Project consists of five chapters with the following contents: Chapter : Overview Introduction of Project, the method of research… Introduction to the researchs in country, and in abroad as well Chapter : The Basis of Theory Presenting the needful basic theories for project performance Chapter : Overview smart greenhouse Presentation on the criteria and requirements of smart greenhouse Chapter : Components Presenting hardware overview, smart greenhouse design, mainboard Chapter : Design and contruction models greenhouse Presentation of the implementation process Chapter 6: Flow chart algorithm Presentation of the collected and signal processing Chapter : Conclusions and request Presenting the achievement, offer some proposal and direction for the development an MỤC LỤC Trang bìa i Nhiệm vụ đồ án ii Nhận xét giáo viên hƣớng dẫn iii Nhận xét giáo viên hƣớng dẫn iv Lời cảm ơn v Tóm tắt đồ án vi Abstract vii Mục lục viii Danh mục hình vẽ x Danh mục từ viết tắt xii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu đề tài 1.1.1 Lý chọn đề tài 1.1.2 Yêu cầu giới hạn đề tài 1.1.3 Đối tƣợng nghiên cứu 1.1.4 Mục tiêu – Nhiệm vụ nghiên cứu 1.1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.2 Các cơng trình nghiên cứu liên quan 1.2.1 Các cơng trình nghiên cứu nƣớc ngồi 1.2.2 Các cơng trình nghiên cứu nƣớc CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan nhà vƣờn tiêu chuẩn liên quan 2.1.1 Tổng quan nhà vƣờn (nhà kính) thơng minh: 2.1.2 Giới thiệu tiêu chuẩn VietGAP 2.1.3 Các yếu tố đƣợc khai thác đề tài 10 2.2 Đối tƣợng khảo sát nghiên cứu đề tài: 10 an 2.2.1 Đặc trƣng cà chua 10 2.2.2 Phƣơng pháp canh tác cà chua nhà kính 12 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ VƢỜN RAU THÔNG MINH 14 3.1 Các tiêu kĩ thuật khu vƣờn thông minh 14 3.1.1 Chỉ tiêu ánh sáng 14 3.1.2 Chỉ tiêu độ ẩm đất 14 3.1.3 Chỉ tiêu độ ẩm khơng khí 14 3.1.4 Chỉ tiêu nhiệt độ 14 3.1.5 Chỉ tiêu an toàn 14 3.2 Các thành phần khu vƣờn thông minh 15 3.3 Nguyên lý hoạt động 15 CHƢƠNG CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG 17 4.1 Arduino Mega 2560 17 4.1.1 Giới thiệu chung Arduino 17 4.1.2 Giới thiệu board Arduino Mega2560 18 4.1.3 Nguồn cấp 19 4.1.4 Cổng giao tiếp 19 4.1.5 Tổ chức nhớ 20 4.1.6 USB bảo vệ dòng 20 4.2 Module cảm biến siêu âm HC-SR04 20 4.3 Module cảm biến cƣờng độ ánh sáng (LUX) BH1750 21 4.4 Module GSM/GPRS SIM 900 22 4.4.1 Giới thiệu tổng quan GSM 22 4.4.1.1 Khái niệm GSM 22 4.4.1.2 Lịch sử phát triển GSM 23 an CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1 Kết luận: Những hạng mục đạt được:  Mơ hình hồn tất  Hoàn thành kết nối cảm biến với Arduino  Hồn thành cảnh báo thơng qua SMS  Kỹ làm việc nhóm Những hạng mục chưa đạt được:  Mơ hình chưa hồn chỉnh mong muốn  Chưa viết chương trình giao tiếp hồn chỉnh cho mơ hình 7.2 Kiến nghị  Có thể phát triển mơ hình theo hướng sử dụng pin lượng mặt trời để mơ hình hoạt động đơc lập mà không cần phụ thuộc vào nguồn 220V  Liên hệ với công ty lĩnh vực điều khiển thông minh  Mơ hình phát triển nhân rộng cho nhiều loại trồng khác 48 an TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình Đo lường cảm biến, Thầy Lê Chí Kiên, NXB Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM [2] Lịch sử phát triển Arduino “ wikipedia.com /arduino-mega” Ngoài tài liệu tham khảo từ nguồn internet: Datasheet arduino mega 2560 PDF Diễn đàn điện tử Việt Nam http: www.dientuvietnam.net Diễn đàn Arduino Việt Nam quốc tế www.Arduino.vn www.arduino.cc Tiêu chuẩn VietGAP www.vietgap.gov.vn trang web chuyên nhà kính www.nhakinh.vn 49 an PHỤ LỤC CHƯƠNG TRÌNH CODE CỦA ARDUINO #include "SIM900.h" // sim900 #include //sim900 #include "sms.h" //sim900 #include //BH1750 IIC Mode #include int BH1750address = 0x23; //setting i2c address #define DHT11_PIN // khai bao chan analog cam bien nhiet do, am khong #define analogdoamdat1 // khai bao chan analog cam bien do am #define analogdoamdat2 // khai bao chan analog cam bien do am SoftwareSerial SIM900(2, 3); // CHÂN TX NỐI VỚI CHÂN 3, CHÂN RX NỐI VỚI CHÂN String textSMS="BOM NUOC KHONG LEN";//NÔI DUNG GỬI char tempchar; const int trig = 7; const int echo = 8; // chân trig HC-SR04 // chân echo HC-SR04 const int in01Pin = 22; //bomvaobon const int in02Pin = 24; const int in11Pin = 26; //bom1 const int in12Pin = 28; const int in21Pin = 30; //bom2 const int in22Pin = 32; 50 an const int phunsuong = 31; //phun suong const int quat = 33; //quat const int den = 35; //den byte buff[2]; // anh sang void setup() { DDRC |= _BV(DHT11_PIN); // nhiet do am PORTC |= _BV(DHT11_PIN); // nhiet do am Wire.begin();// dung cho cam bien anh sang Serial.begin(9600); // giao tiếp Serial với baudrate 9600 SIM900.begin(115200); pinMode(trig,OUTPUT); // chân trig phát tín hiệu pinMode(echo,INPUT); // chân echo nhận tín hiệu pinMode(13,OUTPUT); pinMode(in11Pin,OUTPUT); pinMode(in12Pin,OUTPUT); pinMode(in21Pin,OUTPUT); pinMode(in22Pin,OUTPUT); pinMode(phunsuong,OUTPUT); pinMode(quat,OUTPUT); pinMode(den,OUTPUT); } int distance() // cam bien muc nuoc { 51 an int distance; // biến lưu khoảng cách unsigned long duration; // biến đo thời gian /* Phát xung từ chân trig */ digitalWrite(trig,0); // tắt chân trig delayMicroseconds(2); digitalWrite(trig,1); // phát xung từ chân trig delayMicroseconds(5); // xung có độ dài microSeconds digitalWrite(trig,0); // tắt chân trig /* Tính tốn thời gian */ // Đo độ rộng xung HIGH chân echo duration = pulseIn(echo,HIGH); // Tính khoảng cách đến vật distance = int(duration/2/29.412); return distance; } int doamdat1() //cam bien do am { int doamdat1 = analogRead(analogdoamdat1); doamdat1 = map(doamdat1,0,1024,0,100);// chuyen am dat ve thang 100% delay(1000); return doamdat1; } int doamdat2() // cam bien do am 52 an { int doamdat2 = analogRead(analogdoamdat1); doamdat2 = map(doamdat2,0,1024,0,100); delay(1000); return doamdat2; } byte read_dht11_dat() // nhietdodoam { byte i = 0; byte result=0; for(i=0; i< 8; i++) { while(!(PINC & _BV(DHT11_PIN))); // wait for 50us delayMicroseconds(30); if(PINC & _BV(DHT11_PIN)) result |=(1