(Đồ án hcmute) thiết kế và thi công mô hình nhà trồng nấm ứng dụng công nghệ iot

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH NHÀ TRỒNG NẤM ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ IOT GVHD: Trương Ngọc Anh SVTT: Thổ Văn Dũng MSSV: 14141381 SKL 0 3 Tp Hồ Chí Minh, tháng 01/2019 an TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o Tp HCM, ngày tháng 01 năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Hệ đào tạo: Khóa: Thổ Văn Dũng Điện tử cơng nghiệp Đại học quy 2014 MSSV: 14141381 Mã ngành: 141 Mã hệ: Lớp: 14141DT2A I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH NHÀ TRỒNG NẤM ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ IOT II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu:  Chọn nấm rơm đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu tài liệu liên quan tới kỹ thuật quy trình trồng nấm rơm nhà  Tham khảo mơ hình thực tế, từ đề tài nghiên cứu trước - Nhà trồng nấm huyện Bình Chánh Tp Hồ Chí Minh (Ấp 6, Vĩnh Lợc A, huyện Bình Chánh, Thành phố Hồ Chí Minh.)  Thiết kế mơ hình nhà trồng nấm có kích thước (Dài x Rộng x Cao) 100 x 50 x 50cm ray, nhựa Mica lưới lang để làm mái che Nội dung thực hiện:  Nội dung 1: Nghiên cứu mơ hình thực tế, tìm giải pháp phù hợp với yêu cầu đặt  Nội dung 2: Thiết kế hệ thống, lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển cho nhà trồng nấm  Nội dung 3: - Xây dựng hệ thống IOT sử dụng giao thức MQTT Kết nối điều khiển thu thập liệu từ xa - Thực giao diện giám sát nhà trồng nấm web - Thực ứng dụng điều khiển, giám sát nhà trồng nấm tảng hệ điều hành Android  Nội dung 4: Thi cơng mơ hình nhà trồng nấm  Nội dung 5: Chạy thử nghiệm hệ thống – cân chỉnh hoạt động hệ thống theo yêu cầu đề ii an  Nội dung 6: Viết tài liệu báo đồ án tốt nghiệp III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 3/10/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 8/01/2019 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ThS Trương Ngọc Anh BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH iii an TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC o0o Tp HCM, ngày tháng năm 2019 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Thổ Văn Dũng Lớp: 14141DT2A MSSV: 14141381 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH NHÀ TRỒNG NẤM ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT Tuần/ngày Nội dung - Xác nhận GVHD Gặp GVHD để phổ biến quy định: thực chọn đề tài, tên đề tài, thời gian làm (01/10-07/10) việc - Duyệt đề tài - Viết đề cương cho đề tài - Nghiên cứu đặc tính sinh trưởng nấm rơm - Nghiên cứu kỹ thuât trồng nấm nhà (08/10-14/10) - Nghiên cứu board Arduino UNO R3 - Nghiên cứu board ESP32 - Tìm hiểu lựa chọn cảm biến sử dụng đề tài - Nghiên cứu viết ứng dụng hệ điều hành Android - Nghiên cứu thực giao diện giám sát web - Thiết kế sơ đồ khối hệ thống - Thiết kế sơ đồ khối cho bộ điều khiển trung tâm (15/10-21/10) - Thiết kế sơ đồ khối cho bợ điều khiển Slave - Tính tốn lựa chọn giải pháp thi công phần cứng iv an - Thiết kế sơ đồ nguyên lý cho bộ điều khiển trung tâm (22/10-28/10) - Thiết kế sơ đồ ngun lý cho bợ điều khiển Slave - Tính toán lựa chọn linh kiện cho khối - Thi công phần cứng bộ điều khiển trung tâm (layout PCB) (29/10-4/11) Thi công phần cứng bộ điều khiển Slave (layout PCB) - Thi cơng mơ hình nhà trồng nấm - Lập trình ứng dụng điều khiển, giám sát điện thoại chạy hệ điều hành Android - Thi công phần cứng điều khiển trung tâm (hàn lắp linh kiện) (05/11-11/11) Thi công phần cứng bộ điều khiển Slave (hàn lắp linh kiện) - Thi cơng mơ hình nhà trồng nấm - Lập trình ứng dụng điều khiển, giám sát điện thoại chạy hệ điều hành Android (12/11-18/11) Thực chương trình điều khiển cho bợ điều khiển trung tâm., - Thực chương trình điều khiển cho bộ điều khiển Slave (19/1 -25/11) (26/12-02/12) - Thiết kế giao diện giám sát thông số hoạt động nhà trồng nấm Web - Lắp đặt hệ thống - Tiến hành chạy thử nghiệm - Cân chỉnh hệ thống điều khiển, giám sát nhà trồng nấm theo yêu cầu đặt v an 10 (03/11-09/12) 11 (10/12-16/12) 12 (17/12-23/12) sửa lỗi - Viết báo cáo - Hồn thiện mơ hình, chạy thử sửa lỗi Viết báo cáo Hoàn thiện sản phẩm - Viết báo cáo Hoàn thiện báo cáo, gửi GVHD xem xét, 13 (24/12-30/12) 14 (31/1 -06/12) 15 (07/01-13/01) Kiểm tra, hồn thiện mơ hình, chạy thử góp ý - - In báo cáo Hoàn thiện, chỉnh sửa báo cáo gửi cho GVHD để xem xét góp ý lần cuối trước in báo cáo Nộp báo cáo đồ án tốt nghiệp Thực Slide báo cáo GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) vi an LỜI CAM ĐOAN Tôi Thổ Văn Dũng cam đoan đề tài cơng trình thân tơi thực hướng dẫn ThS.Trương Ngọc Anh Các kết công bố đề tài trung thực khơng chép từ tài liệu hay cơng trình khác Người thực đề tài Thổ Văn Dũng vii an LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực đề tài, thành viên nhóm khơng ngừng nỗ lực hoàn thành đề tài “THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH NHÀ TRỒNG NẤM ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ IOT”, để đạt thành ngồi cố gắng thành viên nhóm cịn có giúp đỡ gia đình, q thầy cô bạn bè Những người thực xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: Thầy Trương Ngọc Anh người trực tiếp hướng dẫn nhóm suốt trình thực Cảm ơn Thầy giành thời gian quý báu để hướng dẫn nhóm, hỗ trợ thiết bị góp ý đưa hướng giải nhóm gặp khó khăn Bên cạnh đó, người thực xin chân thành cảm ơn đến thầy cô khoa Điện - Điện tử trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM tận tình dạy dỗ, bảo, cung cấp kiến thức chuyên mơn làm sở để hồn thành đề tài Cảm ơn gia đình đợng viên ln ln bên cạnh lúc khó khăn Xin gửi lời cảm ơn đến người bạn sinh viên khoa Điện-Điện tử đồng hành trình học tập, cố gắng, giúp đỡ nhau, tạo đợng lực để nhóm hồn thành tốt đề tài Xin chân thành cảm ơn! Những người thực hiện: Thổ Văn Dũng viii an TÓM TẮT Hiện với phát triển xã hợi, c̣c sống ngày nâng cao việc áp dụng công nghệ khoa học kỹ thuật vào đời sống công việc ngày cần thiết Cùng với phát triển ngành khoa học kỹ thuật, công nghệ kỹ thuật điện tử mà đặc biệt kỹ thuật điều khiển tự đợng đóng vai trị quan trọng lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiêp, nông nghiệp, đời sống, quản lý thông tin Nước ta một đất nước nông nghiệp, nhiên nhiều năm quy mô chất lượng sản lượng nông nghiệp nước ta thấp so với nước khác mà nguyên nhân việc cơng nghệ sản xuất nước ta lạc hậu, chủ yếu dựa vào tay chân Do đó, IoT dẫn đầu việc cải thiện chất lượng suất nuôi trồng nông nghiệp nước ta Tất điều khiển hồn tồn tự đợng áp dụng cơng nghệ khoa học kỹ thuật vào quy trình giám sát sản xuất Việc sử dụng công nghệ ứng dụng IoT giúp tiết kiệm nhân lực, tăng đợ xác giám sát điều khiển môi trường nhầm nâng cao chất lượng sản phẩm Với mục đích muốn tiếp cận với cơng nghệ phát triển Vì vậy, nhóm thực đồ án với mong muốn đưa ứng dụng công nghệ IoT vào mơ hình nhà trồng nấm để điều khiển, giám sát máy tính, điện thoại thơng qua Internet bao gồm:  Hệ thống điều khiển nhà trồng nấm khối điều khiển trung tâm Master Sau đó, liệu cảm biến, trạng thái hoạt đợng thiết bị gửi lên Internet Hệ thống có chế đợ hoạt đợng Auto Manual Ở chế độ Auto cho phép người dùng cài đặt thơng giới hạn mơi trường, từ thiết bị hoạt động theo thông số mà mơi trường đo đạc cịn chế đợ Manual người dùng điều khiển thiết bị một cách chủ động, bật tắt thiết bị tùy ý mà không cần phụ thuộc vào điều kiện môi trường  Chế độ hoạt động web thơng qua Internet phần cứng chuyển đổi chế đợ hoạt đợng theo mơ hình sử dụng ESP32 cầu nối trung gian để nhận gửi liệu cho khối Slave để điều khiển thiết bị nhà trồng ix an MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iv LỜI CAM ĐOAN vii LỜI CẢM ƠN viii TÓM TẮT ix MỤC LỤC x DANH SÁCH HÌNH xiii DANH SÁCH BẢNG xvi Chương TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 GIỚI HẠN 1.5 BỐ CỤC Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TỔNG QUAN VỀ NẤM RƠM 2.1.1 Giới thiệu nấm rơm 2.1.2 Đặc điểm sinh học nấm rơm 2.1.3 Các giai đoạn phát triển nấm rơm 2.1.4 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến phát triển nấm rơm 2.1.5 Điều kiện môi trường làm việc cho nhà trồng nấm rơm theo giai đoạn 2.2 QUY TRÌNH TRỒNG NẤM RƠM 2.2.1 Thời vụ trồng nấm 2.2.2 Chuẩn bị rơm cho việc trồng nấm 2.2.3 Chọn meo nấm 2.2.4 Chăm sóc mơ nấm 2.2.5 Giới thiệu giải pháp đo lường thông số môi trường nhà trồng nấm rơm 2.2.6 Giới thiệu giải pháp điều khiển thông số môi trường nhà trồng nấm 2.3 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 14 2.3.1 Cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm DHT22 15 x an PHỤ LỤC } else; flg_Timeout_PollLora ; //truyen du lieu du lieu tren Lora if(Lora_TxEnable == 1) { delay(1000); Serial.println("\r\n Truyen du lieu Lora \r\n"); sx1276_7_8_LoRaEntryTx(); sx1276_7_8_LoRaTxPacket(); delay(1000); sx1276_7_8_LoRaEntryRx(); Lora_TxEnable = 0; } else; //upload data to CloudMQTT if(flg_TxData_Enable == 1) { Serial.println("\r\n Sen Data to CloudMQTT \r\n"); sprintf(buff_read_nha_1,"%d,%05d,%02d,%02d,%d,%d,%d,%d,%02d_%02d,%02d_ %02d,%05d_%05d",nha1,sang1,nhiet1,am1, chedo1,den1,quat1,bom1,nhiet_1_high,nhiet_1_low,am_1_high,am_1_low,sang_1_hi gh,sang_1_low); client.publish("read_Nha1", buff_read_nha_1); delay(2000); sprintf(buff_read_nha_2,"%d,%05d,%02d,%02d,%d,%d,%d,%d,%02d_%02d,%02d_ %02d,%05d_%05d",nha2,sang2,nhiet2,am2, chedo2,den2,quat2,bom2,nhiet_2_high,nhiet_2_low,am_2_high,am_2_low,sang_2_hi gh,sang_2_low); client.publish("read_Nha2", buff_read_nha_2); delay(2000); //send data to MySQL Serial.printf("\n[Connecting to %s ", host); if (espClient.connect(host, 80)) { Serial.println("connected]"); espClient.print("GET /lvtn_write_data_nhiet1.php?"); espClient.print("value="); espClient.printf("%02d",nhiet1); espClient.println(" HTTP/1.1"); espClient.println("Host: 192.168.0.106"); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an PHỤ LỤC espClient.println("Connection: close"); espClient.println(); espClient.println(); espClient.stop(); flg_TxData_Enable = 0; } } else; delay(500); } CODE CHƯƠNG TRÌNH KHỐI SLAVE TRÊN PHẦN MỀM ARDUINO IDE #include ; #include #include "BH1750.h" /*Khai bao chung*/ #define ID_NhaTrong #define BOM_ON digitalWrite(7, HIGH) #define BOM_OFF digitalWrite(7, LOW) #define QUAT_ON digitalWrite(8, HIGH) #define QUAT_OFF digitalWrite(8, LOW) #define DEN_ON digitalWrite(6, HIGH) #define DEN_OFF digitalWrite(6, LOW) typedef enum {AUTO, MANUAL} Chedohoatdong_t; typedef enum {ON, OFF} Relay_Status_t; char IDNhaTrong; Chedohoatdong_t Chedohoatdong; Relay_Status_t BOM_Status, QUAT_Status, DEN_Status; /* Khai bao bien LORA */ unsigned char Data[3]={1,2,3}; unsigned char SX12768_TXData[20]; unsigned char SX12768_RXData[20]; unsigned char Chedohoatdonghientai; unsigned char Chedohoatdongcaidat; unsigned char test; BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an PHỤ LỤC unsigned trangthai_BOM; unsigned caidat_BOM; unsigned trangthai_QUAT; unsigned caidat_QUAT; unsigned trangthai_DEN; unsigned caidat_DEN; /* Khai bao bien DHT */ const int DHTPIN = 3; //Đọc liệu từ DHT22 chân A3 mạch Arduino const int DHTTYPE = DHT22; DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); int Doam; int Nguonghientai_Doam_HIGH; int Nguonghientai_Doam_LOW; int Nguongcaidat_Doam_HIGH; int Nguongcaidat_Doam_LOW; int Nhietdo; int Nguonghientai_Nhietdo_HIGH; int Nguonghientai_Nhietdo_LOW; int Nguongcaidat_Nhietdo_HIGH; int Nguongcaidat_Nhietdo_LOW; /* Khai bao bien BH1750 */ BH1750 lightMeter; uint16_t Lux; uint16_t Nguonghientai_Lux_HIGH; uint16_t Nguonghientai_Lux_LOW; uint16_t Nguongcaidat_Lux_HIGH; uint16_t Nguongcaidat_Lux_LOW; /* Khai bao bien tesst */ #define RF_RESET #define RF_DIO0 #define RF_SCK 13 #define RF_MISO 12 #define RF_MOSI 11 #define RF_NSEL 10 unsigned char mode; //lora / FSK unsigned char Freq_Sel; // unsigned char Power_Sel; // unsigned char Lora_Rate_Sel; // unsigned char BandWide_Sel; // BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an PHỤ LỤC unsigned char Fsk_Rate_Sel; // int nsel = RF_NSEL; int sck = RF_SCK; int mosi = RF_MOSI; int miso = RF_MISO; int dio0 = RF_DIO0; int reset = RF_RESET; void SPICmd8bit(unsigned char WrPara) { unsigned char bitcnt; digitalWrite(nsel, LOW);//nSEL_L(); digitalWrite(sck, LOW);//SCK_L(); for(bitcnt=8; bitcnt!=0; bitcnt ) { digitalWrite(sck, LOW);//SCK_L(); if(WrPara&0x80) digitalWrite(mosi, HIGH);//SDI_H(); else digitalWrite(mosi, LOW);//SDI_L(); digitalWrite(sck, HIGH);//SCK_H(); WrPara