Đồ án xây dựng hệ thống tưới tiêu điều khiển từ xa qua internet có bảo mật sử dụng arduino

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HỆ THỐNG TƯỚI TIÊU ĐIỀU KHIỂN TỪ XA QUA INTERNET CÓ BẢO MẬT SỬ DỤNG ARDUINO Giảng viên hướng dẫn : TS Phạm Văn Hưởng Sinh viên thực : Hà Đức Tâm Lớp : 65DCDT21 Mã sinh viên : 65DCDT21805 Chuyên ngành : CNKT Điện tử - Truyền thông Hà Nội, 04-2018 LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan nội dung báo cáo em thực hướng dẫn trực tiếp TS Phạm Văn Hưởng – Học viện Kỹ thuật mật mã Mọi tham khảo dùng trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình, thời gian, địa điểm cơng bố Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Sinh viên Hà Đức Tâm MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU BẢNG THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT TÓM TẮT MỞ ĐẦU CHƯƠNG KIẾN THỨC CƠ SỞ .3 1.1 Kiến trúc thành phần hệ thống tưới tiêu qua Internet 1.1.1 Đầu vào hệ thống .3 1.1.2 Đầu hệ thống 1.2 Bo mạch Arduino 1.2.1 Tổng quan .5 1.2.2 Chức bo mạch adruino 1.2.3 Một số loại board mạch Arduino 1.2.4 Ứng dụng Arduino đời sống 11 1.3 Bảo mật bảo vệ mạng Wifi .12 1.3.1 Tổng quan hệ thống bảo mật 12 1.3.2 Bảo vệ mạng Wifi 12 CHƯƠNG 2.GIẢI PHÁP XÂY DỰNG HỆ THỐNG TƯỚI TIÊU ĐIỀU KHIỂN TỪ XA QUA INTERNET CÓ BẢO MẬT 15 2.1 Arduino UNO 15 2.2 Module cảm biến độ ẩm, nhiệt độ DHT22 20 2.3 Module cảm biến 22 2.4 Module hiển thị - LCD 16x2 .25 2.5 Module Relay .31 2.6 Module Wifi ESP8266v1 .34 2.7 Máy bơm mô 12VDC .36 2.8 WPA/WPA2 giao thức TCP/IP .37 2.9 Các phần mềm hỗ trợ 40 2.9.1 Altium Designer 40 2.9.2 Arduino IDE 41 2.9.3 Blynk 49 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 53 3.1 Mơ hình thực nghiệm 53 3.2 Triển khai thực nghiệm 55 3.2.1 Thiết kế thi công phần cứng 55 3.2.2 Nạp chương trình cho Arduino .56 3.2.3 Cài đặt sản phẩm với Blynk 63 3.2.4 Sản phẩm hoàn thiện 66 3.3 Đánh giá kết 66 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cảm biến hồng ngoại Hình 1.2 Cảm biến khói .4 Hình 1.3 Arduino board Hình 1.4 Arduino IDE Hình 1.5 Arduino Uno Hình 1.6 Arduino micro .8 Hình 1.7 Arduino Pro Micro Hình 1.8 Arduino Nano Hình 1.9 Arduino Mega 10 Hình 1.10 Arduino Leonardo 10 Hình 1.11 Arduino Due 10 Hình 1.12 Arduino Ethernet .10 Hình 2.1 Borad Arduino Uno R3 .17 Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý 18 Hình 2.3 Sơ đồ cấu trúc Arduino Uno R3 19 Hình 2.4 Module DHT22 20 Hình 2.5 Quang trở 22 Hình 2.6 Module Cảm biến độ ẩm đất .24 Hình 2.7 LCD 16x2 26 Hình 2.8 Sơ đồ chân LCD 27 Hình 2.9 Vùng nhớ CGROM 28 Hình 2.10: Vùng nhớ DDRAM 29 Hình 2.11 Hoạt động chân RS 30 Hình 2.12 Module Relay kích mức thấp .31 Hình 2.13 Thơng số relay 32 Hình 2.14 Hình ảnh sơ đồ module relay kênh 5VDC 33 Hình 2.15 Module Wifi ESP8266 v1 .34 Hình 2.16 Sơ đồ chân .35 Hình 2.17 Máy bơm mini 12V 36 Hình 2.18 Các tầng Bộ giao thức TCP/IP .37 Hình 2.19 Q trình đóng mở gói liệu TCP/IP 39 Hình 2.20 Cấu trúc liệu TCP/IP 39 Hình 2.21 Giao diện làm việc Altium Designer .41 Hình 2.22 Giao diện làm việc Arduino 41 Hình 2.23 Giao diện Arduino IDE 42 Hình 2.24 Một số kí hiệu chức 43 Hình 2.25 Vùng thông báo Arduino IDE 43 Hình 2.26 Menu File Arduino IDE 44 Hình 2.27 Menu tool Arduino IDE 45 Hình 2.28 Cách chọn cổng COM Arduino IDE .46 Hình 2.29 Giao diện làm việc Blynk 49 Hình 2.30 Cách hoạt động Blynk 50 Hình 2.31 Giao diện Blynk 51 Hình 2.32 Chọn Widget chân PIN .52 Hình 3.1 Mơ hình hệ thống 53 Hình 3.2 Sơ đồ mạch sơ .54 Hình 3.3 Lưu đồ giải thuật chế độ tự động .54 Hình 3.4 Sơ đồ xếp linh kiện .55 Hình 3.5 Sơ đồ mạch in 55 Hình 3.6 Sơ đồ phân bố linh kiện mạch in .56 Hình 3.7 Cài đặt cho Gauge .65 Hình 3.8 Sản Phẩm Hồn Thiện .66 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Bảng thông số Arduino Uno r3 18 Bảng 2.2 Chức chân LCD 27 Bảng 2.3 Một số câu lệnh, cấu trúc thường gặp .47 BẢNG THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT AVR (Automatic Voltage Regulator): Điều chỉnh điện áp tự động IDE (Intergrated Development Environment): Mơi trường phát triển tích hợp IoT (Internet of Things): Vạn vật kết nối PWM (Pulse Width Modulation): Điều chỉnh độ rộng xung UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmittler): Truyền thơng tin nối tiếp khơng đồng TĨM TẮT Tóm tắt: Ngày nay, với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật lĩnh vực ứng dụng kỹ thuật công nghệ cao ngày phát triển kỹ thuật điện tử khẳng định vai trị to lớn Các thiết bị ứng dụng thông minh phát triển để đảm bảo sống người đáp ứng yếu tố đại, an toàn tiện nghi Đó lý Internet of Things (IoT) hay Internet vạn vật trở thành xu hướng phát triển mạnh mẽ Là ứng dụng IoT sống hàng ngày, em xin lựa chọn đề tài “Xây dựng hệ thống tưới tiêu điều khiển từ xa qua Internet có bảo mật” Từ khóa: Arduino, ESP8266, DHT22 ... đề tài - Xây dựng hệ thống tưới tiêu điều khiển từ xa - Thiết lập hệ thống bảo mật - Thiết lập giao diện ứng dụng để thực điều khiển qua Internet (sử dụngwifi, 3G ) có hệ thống bảo mật Phương... ứng dụng thực tiễn cao Mục tiêu đề tài - Đồ án nghiên cứu thực với mục đích áp dụng kiến thức - học nhà trường để xây dựng tạo hệ thống tưới tiêu điều khiển từ xa qua Internet có bảo mật sử dụng. .. mục tiêu nghiên cứu, xây dựng triển khai giải pháp bảo mật thông tin hệ thống IoT,đề tài ? ?Xây dựng hệ thống tưới tiêu điều khiển từ xa có bảo mật ” mang tính thời sự, có ý nghĩa khoa học có khả