(Đồ án hcmute) hệ thống giám sát hồ nuôi tôm dùng arduino

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT HỒ NUÔI TÔM DÙNG ARDUINO GVHD: ThS TRƯƠNG NGỌC ANH SVTH: DƯƠNG HOÀNG LONG MSSV: 12141124 SVTH: NGUYỄN ĐỨC CHIẾN MSSV: 12141024 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2016 an BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬTRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG GIÁM SÁT HỒ NUÔI TÔM DÙNG ARDUINO GVHD: ThS.Trương Ngọc Anh SVTH: Dương Hoàng Long MSSV: 12141124 SVTH: Nguyễn Đức Chiến MSSV: 12141024 Tp Hồ Chí Minh –07/2016 an BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG GIÁM SÁT HỒ NUÔI TÔM DÙNG ARDUINO GVHD: ThS.Trương Ngọc Anh SVTH: Dương Hoàng Long MSSV: 12141124 SVTH: Nguyễn Đức Chiến MSSV: 12141024 Tp Hồ Chí Minh – 07/2016 an TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày 15 tháng năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Hệ đào tạo: Khóa: Dương Hồng Long Nguyễn Đức Chiến Kỹ thuật Điện - Điện tử Đại học quy 2012 MSSV: 12141124 MSSV: 12141024 Mã ngành: 01 Mã hệ: Lớp: 12141DT2 I TÊN ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG GIÁM SÁT HỒ NUÔI TÔM DÙNG ARDUINO II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: (ghi thông số, tập tài liệu tín hiệu, hình ảnh,…) Nội dung thực hiện: (ghi nội dung cần thực phần tổng quan) III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15/03/2016 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/06/2016 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Trương Ngọc Anh CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP an LỜI CAM ĐOAN Đề tài tự thực dựa vào số tài liệu trước khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Người thực đề tài Dương Hoàng Long Nguyễn Đức Chiến an Hướng dẫn làm đồ án môn học – NGUYỄN ĐÌNH PHÚ Chương 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 GIỚI THIỆU Ví dụ với đề tài đồng hồ số - Chức đồng hồ: dùng để xem thông tin thời gian phút giây, ngày tháng năm, dùng để quản lý thời gian ví dụ tính cước điện thoại: vào thời gian để biết gọi vào thời điểm nào, dùng để điều khiển báo chuông học, - Có loại đồng hồ: đồng hồ cơ, đồng hồ điện tử, ưu điểm, khuyết điểm … - Chọn đồng hồ điện tử để làm đề tài nghiên cứu hay muốn thiết kế để phục vụ cho mục đích - Khi trình bày vấn đề dựa vào tài liệu sách, giáo trình, báo, đồ án tốt nghiệp cần phải trích dẫn Ví dụ viết, đề tài sử dụng mạch đếm bất đồng cho việc tính tốn thiết kế đồng hồ số [2] 1.2 GIỚI HẠN - Nêu thơng số cho đồng hồ ví dụ điều kiện kinh tế thiết kế đồng hồ hiển thị phút giây led đoạn, sử nguồn pin điện từ lưới 220V, kích thước led để định khoảng cách quan sát Có nút để chỉnh thời gian, điện đồng hồ có hoạt động khơng? an Hướng dẫn làm đồ án môn học – NGUYỄN ĐÌNH PHÚ Chương 2: THIẾT KẾ (HOẶC KHẢO SÁT SƠ ĐỒ KHỐI) 2.1 GIỚI THIỆU (TĨM TẮT) Tóm tắt lại yêu cầu để dẫn dắt đến mục II 2.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI (HOẶC KHẢO SÁT SƠ ĐỒ KHỐI) Ví dụ: Theo u cầu đề tài nhóm chúng tơi tiến hành thiết kế sơ đồ khối mạch đếm sản phẩm hình 2-1: KHỐI TẠO XUNG KHI PHÁT HIỆN SẢN PHẨM KHỐI ĐẾM KHỐI GIẢI MÃ KHỐI HIỂN THỊ RESET KHỐI NGUỒN KHỐI SO SÁNH KHỐI CÀI ĐẶT SỐ ĐẾM BẰNG SWITCH Hình 2.1 Sơ đồ khối mạch đếm sản phẩm Chức khối:  Khối nguồn: có chức cấp nguồn cho tồn mạch để hoạt động  Khối tạo xung phát có sản phẩm: có chức tạo xung có sản phẩm qua  Khối đếm: có chức đếm xung phạm vi đếm từ 000 đến 999  Khối giải mã: có chức giải mã số xung đếm từ kối đếm sang mã đoạn  Khối hiển thị: có chức hiển thị kết đếm dạng số thập phân  Khối cài đặt sơ đếm switch: có chức cài đặt giới hạn số sản phẩm đếm theo yêu cầu  Khối so sánh: có chứa so sánh giá trị đếm với giá trị cài đặt để reset lại mạch đếm an Hướng dẫn làm đồ án mơn học – NGUYỄN ĐÌNH PHÚ 2.2.1 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ a KHỐI HIỂN THỊ: Led đoạn có chức hiển thị số thập phân cho biết kết sau xử lý, mạch đếm sản phẩm cho biết kết đếm số lượng sản phẩm Có loại led đoạn anode chung cathode chung Led đoạn có kí hiệu, sơ đồ chân hình sau: Hình 2.2 Kí hiệu hình ảnh led đoạn Led đoạn có cấu tạo led đơn xếp theo vị trí để sáng tắt tạo thành số thập phân từ đến Dòng cho đoạn từ đếm 15 mA điện áp cho led nhỏ 2V Nhóm tiến hành chọn led loại anode chung b KHỐI GIẢI MÃ Do chọn led anode chung nên phần chọn IC giải mã anode chung vi mạch 74LS247 Vi mạch 74LS247 có chức giải mã số BCD sang mã đoạn để điều khiển led đoạn sáng số thập phân, điều khiển led đoạn loại anode chung, IC có sơ đồ chân hình 2-3 Hình 2.3 Sơ đồ chân IC giải mã số BCD sang đoạn 74LS247 an Hướng dẫn làm đồ án mơn học – NGUYỄN ĐÌNH PHÚ Chức tín hiệu IC:  IC có ngõ vào “DCBA” để nhận số BCD cần giải mã  IC có ngõ “f, g, e, d, c, b, a” dùng điều khiển led anode chung  IC cịn có tín hiệu điều khiển kiểm tra đèn “LAMP TEST - LT”, tín hiệu xóa số khơng vơ nghĩa vào (RB) (RBO) Bảng 2.1 Bảng trạng thái hoạt động IC74LS247 Giải thích hoạt động IC giải mã 74LS247: Trạng thái giải mã: từ trạng thái số đến trạng thái thứ 15 hoạt động giải mã bình thường cho 16 trạng thái  16 trạng thái gồm có 10 trạng thái từ đến – gọi giải mã số BCD, 10 trạng thái led hiển thị số thập phân từ đến – xem hình  trạng thái cịn lại từ 10 đến 15 (từ 1010B đến 1111B) led giải mã không theo số hex – xem hình Trạng thái LT: tín hiệu mức ‘0’ RBO mức ‘1’ led sáng số Trạng thái BI: tín hiệu mức ‘0’ led tắt Trạng thái RBI: tín hiệu mức ‘0’, ngõ vào số BCD “0000”, LT mức ‘1’ led tắt – có chức xóa số vơ nghĩa Hình 2.4 ảnh giải mã điều khiển led đoạn sáng: an Hướng dẫn làm đồ án mơn học – NGUYỄN ĐÌNH PHÚ Hình 2.4 Hình ảnh điều khiển led đoạn hình ảnh led đoạn c d e KHỐI ĐẾM … KHỐI XỬ LÝ: Chức Lựa chọn: Các thông tin lien quan đến vi xử lý f KHỐI NGUỒN Có linh kiện dùng nguồn 5V, 12V, 9V định thiết kế nguồn nêu Tính tổng dịng cho nguồn: … Quyết định cho IC ổn áp 100mA, 500mA hay 1A hay 5A g SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CHO TỒN MẠCH Giải thích tóm gọn cho sơ đồ nguyên lý 2.2.2 a b c d LƯU ĐỒ VÀ CHƯƠNG TRÌNH (NẾU DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN VÀ PHẢI VIẾT THEO ĐÚNG CHUẨN) GIỚI THIỆU YÊU CẦU ĐIỀU KHIỂN LƯU ĐỒ: CHO BIẾT TRÌNH TỰ ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG TRÌNH GIẢI THÍCH CÁC LỆNH SỬ DỤNG TRONG CHƯƠNG TRÌNH an CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT LUẬN Sau bốn tháng nghiên cứu thực đề tài: “Hệ thống giám sát hồ nuôi tôm dùng Arduino”, nhóm thực hồn thành sản phẩm đáp ứng mục tiêu đặt với ưu, khuyết điểm sau: Mặt làm được:  Đọc cảm biến pH nhiệt độ DS18B20 ổn định  Khi số thông số thay đổi đột ngột hệ thống cảnh báo cho người quản lý thông qua tin nhắn SMS gọi điện thoại  Người sử dụng giám sát thông số hồ nuôi tôm đâu thơng qua mạng Internet  Thiết kế linh hoạt, có độ bền cao, dễ thay hư hỏng  Giá thành rẻ nhiều so với sản phẩm hành thị trường Mặt hạn chế  Vẫn thiếu yếu tố khác cho hệ thống giám sát  Hệ thống cần phải nâng cấp thêm để dẫn đến tự động hóa Đánh giá Vì thời gian hạn chế nên nhóm thực tìm hiểu phân tích vấn đề liên quan đến đề tài thực hiện, thân đề tài nhiều vấn đề chưa giải nên tránh khỏi thiếu sót Tuy vậy, nhóm tự đánh giá trình thực sau: - Thành cơng việc thiết kế hệ thống giám sát hồ nuôi tôm có khả ứng dụng vào thực tế BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP an 90 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN - Áp dụng kiến thức học vào trình thực tạo sản phẩm phục vụ nhu cầu sống kiến thức vi điều khiển - Nghiên cứu, học hỏi nhiều kinh nghiệm kiến thức bổ ích, khám pháthêm vấn đề đặc biệt cách thức tìm tài liệu - Khả giải vấn đề lúc khó khăn 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Hướng tới nâng cấp hệ thống thông minh thêm chức tích hợp sử dụng thêm wifi sim cho việc upload liệu, sử dụng loadcell cho việc cân thức ăn mà người dùng không cần cân, xây dựng hệ thống cảm biến để giám sát an ninh, thơng qua chân cịn trống Dữ liệu xử lý theo ngày, tháng chí năm Xây dựng phần mềm để quản lý liệu thu Có thuật toán để đưa giá trị tương lai Sử dụng lượng mặt trời để cấp nguồn cho module, đồng thời cải tiến code để module có chế độ ngủ không cần thiết giúp tiết kiệm lượng Liên kết với nhóm xử lý ảnh để tìm giải pháp cho việc dùng camera xử lý ảnh nước để đánh giá tính khả thi giá thành BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP an 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách tham khảo [1] Nguyễn Đình Phú,“Giáo trình thực hành vi điều khiển PIC”,Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM,2014 [2] Michael Margolis and Nicholas Weldin, “Arduino Cookbook”, O’Reilly Media, 2012 [3] Bob Hammell,“CONNECTING ARDUINO - Programming and Networking with The Ethernet Shield”, Bob Hammell,2014 [4] Weldan Kusuf,“Embedded Web Server using Arduino Ethernet Shield”,Siemens,2013 [5] Marco Schwarts PhD,“Internet of Things With Arduino – Build Internet of Things Projects With the Arduino Platform”,Open Home Automation,2014 [6] Eduardo Sanchez,“A VGA display controller”,Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne,2010 [7] Allegro, Datasheet ACS712, MicroSystems.Inc [8] Arduino Mega 2560, Arduino [9] Arduino Ethernet Shield, Arduino [10] Datasheet DS1307 Serial Realtime Clock, Dallas Semiconductor [11] Specifications of LCD module, Xiamen Amotec Display CO.LTD [12] Application Datasheet The Theory of pH Measurement, Theory [13] Datasheet Sim800L hardware design V1.00, SIMCOM [14] W5100 Datasheet, Wiznet BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP an 92 PHỤ LỤC Các trang web tham khảo [1] Nick Gammon, http://www.gammon.com.au/forum/?id=11608, Display VGA [2] Arduino Forum, http://forum.arduino.cc/index.php?topic=201802.0, Display VGA with library Nick Gammon [3] Instructables, http://www.instructables.com/id/Send-sensor-data-DHT11-BMP180to-ThingSpeak-with-a/ ,Send sensor data (DHT11 & BMP180) to ThingSpeak with an Arduino, using cable or WiFi (ESP8266) [4] Ayoma Gayan Wijethunga, http://www.ayomaonline.com/programming/quickstartsim800-sim800l-with-arduino/ , Quickstart sim800L with Arduino [5] Nguyễn Bình, https://sites.google.com/site/cuahangnguyenbinh/bai-viet-ve-kythuat/he-thong-quan-ly-ao-nuoi-tom , Hệ thống quản lý ao ni tơm [6] ICDREC, http://www.thuysanvietnam.com.vn/theo-doi-suc-khoe-tom-tu-xaarticle-13759.tsvn, Theo dõi sức khỏe tôm từ xa [7] BinhLan, http://www.binhlan.com/Chat-luong-nuoc-nuoi-tom.html, điều cần biết chất lượng nước nuôi tôm [8] Thingspeak Community, http://community.thingspeak.com/tutorials/arduino/senddata-to-thingspeak-with-arduino/, Send data to thingspeak with Arduino [9] Datasheet, http://www.alldatasheet.com/ [10] Arduino, http://arduino.vn/bai-viet/369-giao-tiep-i2c-va-su-dung-modulerealtime-clock-ds1307, Giao tiếp I2C sử dụng module Realtime Clock DS1307 [11] Arduino, https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoEthernetShield, Arduino Ethernet Shield [12] Nguồn LM2576, http://codientu.org/threads/176/ [13] pH sensor, http://www.dfrobot.com/index.php?route=product/product&product_id=1025#.Vz8ow vl97IU, Analog pH Meter Kit [14] DS18B20 temperature, http://www.hobbytronics.co.uk/ds18b20-arduino, Arduino - One Wire Digital Temperature Sensor - DS18B20 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP an 93 PHỤ LỤC PHỤ LỤC ĐOẠN CODE CHƯƠNG TRÌNH CON void set_TT() { TT_CN1 = TT_CN2 = TT_CN3 = TT_CN4 = ; TT_sms1 = TT_sms2 = TT_sms3 = TT_sms4 = 0; TT_BOSS1 = TT_BOSS2 = TT_BOSS3 = TT_BOSS4 = 0; TT_goi1 = TT_goi2 = TT_goi3 = TT_goi4 = 0; } void kiemtra_suco() { if ((nd < 20) || (nd >35)) //nhiet { if ( TT_CN1 == 0) { Tsc1 = millis(); TT_sc1 = 1; TT_CN1 = 1; } } else { TT_CN1 = 0; TT_sc1 = 0; } if ((pH < 6.0) || (pH > 11)) //pH { if ( TT_CN2 == 0) { Tsc2 = millis(); TT_sc2 = 1; TT_CN2 = 1; } } else { TT_CN2 = 0; TT_sc2 = 0; } if ( (( minute % 5)!= 0) && (dc1 > 20) ) //qua tai { if ( TT_CN3 == 0) BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP an 94 PHỤ LỤC { Tsc3 = millis(); TT_sc3 = 1; TT_CN3 = 1; } } else { TT_CN3 = 0; TT_sc3 = 0; } if ((( minute % 5)!= 0) && (dc1 < 18) ) //mat dien { if ( TT_CN4 == 0) { Tsc4 = millis(); TT_sc4 = 1; TT_CN4 = 1; } } else { TT_CN4 = 0; TT_sc4 = 0; } TT_sc = TT_sc1 || TT_sc2 || TT_sc3 || TT_sc4; } void xuli_suco() { if ( TT_sc1 ==1) { if ((millis() - Tsc1) >= 300000) //5 { if ( TT_sms1 == ) { sendSMS(SMS_nd); TT_sms1 = 1; buzzer1(); } } if ((millis() - Tsc1) >= 600000) //10 { if ( TT_goi1 == 0) { goidien(); TT_goi1 = 1; buzzer2(); } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP an 95 PHỤ LỤC } if ((millis() - Tsc1) >= 1200000) //20 { if ( TT_BOSS1 == 0) { sendSMS_BOSS(SMS_nd); delay(1000); goidien_BOSS(); TT_BOSS1 = 1; } } if ((millis() - Tsc1) >= 1320000) //22 { TT_sc1 = 0; TT_CN1 = 0; TT_sms1 = 0; TT_BOSS1 = 0; TT_goi1 = 0; } } else { TT_CN1 = 0; TT_sms1 = 0; TT_BOSS1 = 0; TT_goi1 = 0; } ////////// su co pH if ( TT_sc2 ==1) { if ((millis() - Tsc2) >= 300000) { if ( TT_sms2 == ) { sendSMS(SMS_pH); TT_sms2 = 1; buzzer1(); } } if ((millis() - Tsc2) >= 600000) { if ( TT_goi2 == 0) { goidien(); TT_goi2 = 1; buzzer2(); } } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP an 96 PHỤ LỤC if ((millis() - Tsc2) >= 1200000) { if ( TT_BOSS2 == 0) { sendSMS_BOSS(SMS_pH); delay(1000); goidien_BOSS(); TT_BOSS2 = 1; } } if ((millis() - Tsc2) >= 1320000) { TT_sc2 = 0; TT_CN2 = 0; TT_sms2 = 0; TT_BOSS2 = 0; TT_goi2 = 0; } } else { TT_CN2 = 0; TT_sms2 = 0; TT_BOSS2 = 0; TT_goi2 = 0; } if ( TT_sc3 ==1) { if ((millis() - Tsc3) >= 300000) { if ( TT_sms3 == ) { sendSMS(SMS_qt); TT_sms3 = 1; buzzer1(); } } if ((millis() - Tsc3) >= 600000) { if ( TT_goi3 == 0) { goidien(); TT_goi3 = 1; buzzer2(); } } if ((millis() - Tsc3) >= 1200000) BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP an 97 PHỤ LỤC { if ( TT_BOSS3 == 0) { sendSMS_BOSS(SMS_qt); delay(1000); goidien_BOSS(); TT_BOSS3 = 1; } } if ((millis() - Tsc3) >= 1320000) { TT_sc3 = 0; TT_CN3 = 0; TT_sms3 = 0; TT_BOSS3 = 0; TT_goi3 = 0; } } else { TT_CN3 = 0; TT_sms3 = 0; TT_BOSS3 = 0; TT_goi3 = 0; } if ( TT_sc4 ==1) { if ((millis() - Tsc4) >= 300000) { if ( TT_sms4 == ) { sendSMS(SMS_md); TT_sms4 = 1; buzzer1(); } } if ((millis() - Tsc4) >= 600000) { if ( TT_goi4 == 0) { goidien(); TT_goi4 = 1; buzzer2(); } } if ((millis() - Tsc4) >= 1200000) { BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP an 98 PHỤ LỤC if ( TT_BOSS4 == 0) { sendSMS_BOSS(SMS_md); delay(1000); goidien_BOSS(); TT_BOSS4 = 1; } } if ((millis() - Tsc4) >= 1320000) { TT_sc4 = 0; TT_CN4 = 0; TT_sms4 = 0; TT_BOSS4 = 0; TT_goi4 = 0; } } else { TT_CN4 = 0; TT_sms4 = 0; TT_BOSS4 = 0; TT_goi4 = 0; } } void dk_dongco() { if ( minute