BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG Đề tài: Điều khiển chống bó cứng phanh ABS cho xe ô tô LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, IoT (Internet of Things) đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và sản xuất. Điều này cũng đúng cả trong lĩnh vực nông nghiệp. Các hệ thống giám sát, điều khiển thông minh đang ngày càng trở thành xu thế và được áp dụng trong nhiều khía cạnh của nông nghiệp, mang lại sự hiệu quả về nhân lực cũng như sự dễ dàng trong việc theo dõi, giám sát. Nắm bắt được xu thế này, nhóm chúng em, dưới sự hướng dẫn của thầy Ngô Vũ Đức, đã chọn đề tài: “Hệ thống giám sát vườn ươm qua Internet” để làm đồ án môn học Hệ thống Nhúng và thiết kế giao tiếp nhúng. Qua đề tài này, chúng em hi vọng sẽ tạo ra được một sản phẩm có tính thực tiễn, có thể ứng dụng trong các hệ thống nông nghiệp thông minh, đồng thời có thêm kiến thức về vi mạch và hệ thống nhúng. Trong đề tài này, chúng em sẽ thiết kế hệ thống đọc dữ liệu từ các cảm biến môi trường, sau đó gửi thông tin cho người dùng thông qua internet, đồng thời hệ thống sẽ nhận thông tin điều khiển từ người dùng để bật, tắt các thiết bị công suất. Nội dung báo cáo được chia làm năm phần: Phần 1: Lập kế hoạch Phần 2: Xác định yêu cầu Phần 3: Đặc tả thiết kế Phần 4: Triển khai và kết quả Phần 5: Kết luận Trong quá trình làm đồ án, chúng em gặp không ít khó khăn vì thiếu kỹ năng cũng như kinh nghiệm làm về các dự án thực tế, do vậy không thể tránh khỏi được những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp để có thể hoàn thiện hơn nữa. Chúng em xin chân thành cảm ơn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ~~~~~ □&□ ~~~~~ BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG Đề tài: Điều khiển chống bó cứng phanh ABS cho xe ô tô Giáo viên hướng dẫn: TS Ngơ Vũ Đức Nhóm sinh viên thực hiện: Hoàng Việt Tùng – 20172905 Nguyễn Duy Lộc – 20182644 Nguyễn Nghĩa Thăng – 20182775 Hà Nội, 08/2022 • LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, IoT (Internet of Things) ngày ứng dụng rộng rãi đời sống sản xuất Điều lĩnh vực nông nghiệp Các hệ thống giám sát, điều khiển thông minh ngày trở thành xu áp dụng nhiều khía cạnh nơng nghiệp, mang lại hiệu nhân lực dễ dàng việc theo dõi, giám sát Nắm bắt xu này, nhóm chúng em, hướng dẫn thầy Ngô Vũ Đức, chọn đề tài: “Hệ thống giám sát vườn ươm qua Internet” để làm đồ án môn học Hệ thống Nhúng thiết kế giao tiếp nhúng Qua đề tài này, chúng em hi vọng tạo sản phẩm có tính thực tiễn, ứng dụng hệ thống nơng nghiệp thơng minh, đồng thời có thêm kiến thức vi mạch hệ thống nhúng Trong đề tài này, chúng em thiết kế hệ thống đọc liệu từ cảm biến mơi trường, sau gửi thông tin cho người dùng thông qua internet, đồng thời hệ thống nhận thông tin điều khiển từ người dùng để bật, tắt thiết bị công suất Nội dung báo cáo chia làm năm phần: - Phần 1: Lập kế hoạch - Phần 2: Xác định yêu cầu - Phần 3: Đặc tả thiết kế - Phần 4: Triển khai kết - Phần 5: Kết luận Trong trình làm đồ án, chúng em gặp khơng khó khăn thiếu kỹ kinh nghiệm làm dự án thực tế, khơng thể tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận ý kiến đóng góp để hồn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU .3 CHƯƠNG LẬP KẾ HOẠCH 1.1 Khảo sát trạng .4 1.1.1 Thực trạng 1.1.2 Các dự án & Sản phẩm tương tự 1.2 Quản trị dự án .6 1.2.1 Quản lý kế hoạch 1.2.2 Phân công công việc CHƯƠNG 2.1 XÁC ĐỊNH YÊU CẦU 10 Yêu cầu hệ thống 10 CHƯƠNG ĐẶC TẢ THIẾT KẾ 11 3.1 Đặc điểm kỹ thuật 11 3.1.1 Yêu cầu chức 11 3.1.2 Yêu cầu phi chức 11 3.2 Sơ đồ khối hệ thống 12 3.3 Thiết bị khối 13 3.3.1 Khối cảm biến 13 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.1.1 Module DHT11 13 3.3.1.2 Module Soil PH Meter .14 3.3.1.3 Module Soil NPK Meter 15 3.3.1.4 Module BH1750 .15 Khối truyền động 16 3.3.2.1 Đèn sợi đốt .16 3.3.2.2 Máy Phun sương 17 Khối giao diện người dùng .18 3.3.3.1 Màn hình LCD 16x2 18 3.3.3.2 Nút nhấn LED .19 Khối xử lý 21 3.3.4.1 3.3.5 3.4 ESP32 21 Khối nguồn 23 3.3.5.1 Module LM2596 .24 3.3.5.2 LM317 24 Firmware 25 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5 Cơ sở lý thuyết 25 3.4.1.1 Design Pattern 25 3.4.1.2 Hàng đợi vòng tròn 26 Thiết kế .27 3.4.2.1 Giao diện người dùng 28 3.4.2.2 Thiết bị .29 3.4.2.3 Truyền thông không dây 30 Máy trạng thái (State Machine) 30 3.4.3.1 Máy trạng thái LED 31 3.4.3.2 Máy trạng thái BUTTON 32 3.4.3.3 Máy trạng thái cảm biến 32 3.4.3.4 Máy trạng thái truyền động 33 3.4.3.5 Máy trạng thái MQTT 33 Giao tiếp ngoại vi 34 3.4.4.1 Giao tiếp với LCD, BH1750 .34 3.4.4.2 Giao tiếp với DHTxx 34 3.4.4.3 Giao tiếp với pHSensor & NPKSensor 35 Giao tiếp không dây 36 3.4.5.1 3.4.6 MQTT 36 Hệ điều hành RTOS 38 3.5 Application 39 3.5.1 Sơ lược MIT App Inventer 39 3.5.2 Các tính có MIT App Inventor 39 3.5.3 Hướng dẫn sử dụng ứng dụng MIT App Inventor 40 CHƯƠNG 4.1 TRIỂN KHAI VÀ KẾT QUẢ 42 Sơ đồ nguyên lý mạch in 42 4.2 Lập trình Firmware .46 4.2.1 Công cụ .46 4.2.2 User Interface 47 4.2.3 Debug 47 4.3 Application 48 KẾT LUẬN 50 Kết luận chung 50 Hướng phát triển 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Máy ghi liệu VT-MDNDDA39 Hình 1.2 Wifi Tuya SHP-LB3 .5 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 12 Hình 3.2 Cảm biến DHT11 13 Hình 3.3 Cảm biến đo độ pH đất 14 Hình 3.4 Cảm biến đo độ dinh dưỡng đất 15 Hình 3.5 Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 16 Hình 3.6 Đèn sợi đốt 17 Hình 3.7 Máy phun sương 18 High 3.8 Màn hình LCD 16x2 18 Hình 3.9 Module I2C LCD 19 Hình 3.10 Nút nhấn SMD 20 Hình 3.11 LED SMD 20 Hình 3.12 Module Node MCU ESP32 .21 Hình 3.13 Module LM2596 .24 Hình 3.14 IC LM317 24 Hình 3.15 Hàng đợi vòng tròn 26 Hình 3.16 Sơ đồ thiết kế pattern tổng quát 27 Hình 3.17 Sơ đồ kết nối lớp gói giao diện người dùng .28 Hình 3.18 Sơ đồ kết nối lớp gói thiết bị 29 Hình 3.19 Sơ đồ kết nối lớp gói truyền thơng khơng dây 30 Hình 3.20 Máy trạng thái LED 31 Hình 3.21 Máy trạng thái BUTTON 32 Hình 3.22 Máy trạng thái cảm biến 32 Hình 3.23 Máy trạng thái truyền động 33 Hình 3.24 Máy trạng thái MQTT .33 Hình 3.25 Sơ đồ giao tiếp I2C 34 Hình 3.26 Chuẩn One-Wire .35 Hình 3.27 Sơ đồ kết nối Modbus MAX485 với cảm biến 35 Hình 3.28 Luồng hoạt động RTOS 38 Hình 3.29 Khối code thiết kế App 41 Hình 3.30 Build App 41 Hình 4.1 Sơ đồ mạch nguyên lý 42 Hình 4.2 Sơ mạch PCB Top Layer 43 Hình 4.3 Sơ mạch PCB Bottom Layer .43 Hình 4.4 Sơ mạch PCB 3D 44 Hình 4.5 Giao diện phần mềm Visual Studio Code 46 Hình 4.6 Cấu hình thông số .47 Hình Monitor trạng thái khởi tạo 47 Hình Monitor hiển thị liệu 48 Hình Giao diện ứng dụng .48 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Bảng kế hoạch công việc (workplan) Bảng 1.2 Phân công công việc .9 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật module Node MCU ESP32 .23 Bảng 4.1 Bảng Rule thiết kế PCB 46 CHƯƠNG LẬP KẾ HOẠCH Để xem xét tính khả thi dự án, trước hết chúng em tiến hành khảo sát trạng, xem xét ưu, nhược điểm sau tiến hành lập dự án 1.1 Khảo sát trạng 1.1.1 Thực trạng Đất trồng yếu tố quan trọng canh tác nông nghiệp, loại thích hợp với loại đất khác Mỗi loại trồng sinh trưởng phát triển tốt biên độ pH , nhiệt độ , độ ẩm định Độ pH đất thước đo độ axit tính bazơ (độ kiềm) đất, ảnh hưởng đến khả hấp thụ dinh dưỡng trồng Nhiệt độ độ ẩm hai yếu tố vô quan trọng ảnh hưởng đến phát triển giống Vì vậy, để nâng cao suất, chất lượng hướng tới lợi nhuận cao người nông dân cần theo dõi vô sát để điều chỉnh nhiệt độ độ ẩm phù hợp với giai đoạn sinh trưởng loại trồng Trong điều kiện biến đổi khí hậu với thay đổi thất thường nay, vấn đề vô nan giải Tuy nhiên, với phát triển khoa học cơng nghệ, nhà nơng hồn tồn kiểm sốt số Hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm tưới nước tự động giải pháp hữu hiệu Nhằm nâng cao chất lượng sản lượng nông nghiệp, đề tài lựa chọn nghiên cứu ứng dụng loại cảm biến việc thiết kế hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm tưới nước tự động cho vườn ươm giống phục vụ hoạt động sản xuất nông nghiệp người nông dân