Đang tải... (xem toàn văn)
Hệ thống IoT trong nông nghiệp thông minh, cụ thể trong nuôi trồng nhà kính là một đề tài thực tiễn được áp dụng vào ngành nông nghiệp, công nghiệp trồng trọt hiện nay. Với các tiêu chí: tiện lợi, thông minh, hiệu quả nuôi trồng nhà kính bằng hệ thống thông minh hay còn gọi là smart farm đang là xu hướng và được nhiều doanh nghiệp áp dụng.
MỤC LỤC PHẦN 1: GIỚI THIỆU 1 Mô tả Ý tưởng Thiết bị hỗ trợ PHẦN 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG Sơ đồ khối Giới thiệu chung mạch Chức khối .6 Sơ đồ nguyên lý .7 Lưu đồ thuật toán Phần code demo PHẦN 3: ĐÁNH GIÁ VÀ NHẬN XÉT HỆ THỐNG .13 Kết luận .13 Ưu điểm nhược điểm 13 PHẦN 4: TÀI LIỆU THAM KHẢO 13 PHẦN 1: GIỚI THIỆU Mô tả Hệ thống IoT nông nghiệp thông minh, cụ thể nuôi trồng nhà kính đề tài thực tiễn áp dụng vào ngành nông nghiệp, công nghiệp trồng trọt Với tiêu chí: tiện lợi, thơng minh, hiệu - ni trồng nhà kính hệ thống thơng minh hay gọi smart farm xu hướng nhiều doanh nghiệp áp dụng Ý tưởng Sử dụng Arduino Uno nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng Các thông số, liệu cảm biến thị lên LCD để kiểm soát liệu điều khiển cảm biến Thiết bị hỗ trợ 3.1 Arduino IDE: trình soạn thảo văn bản, hỗ trợ viết code nạp vào bo mạch Arduino 3.2 Proteus: phần mềm mô mạch điện tử lập trình code cho MCU phân phối hãng Labcenter, gồm chức Schematic Capture (ISIS) PCB Design (ARES), bổ sung thêm chức IoT Builder hỗ trợ thiết kế giao diện tương tác Proteus mô cho hầu hết linh kiện điện tử thông dụng, đặc biệt hỗ trợ cho MCU PIC, 8051, AVR, Motorola 3.3 Linh kiện Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT22 - Nguồn: -> VDC - Dòng sử dụng: 2.5mA max (khi truyền liệu) - Đo tốt độ ẩm 20-80%RH với sai số 5% - Đo tốt nhiệt độ to 50°C sai số ±2°C Module Relay 12VDC - COM: chân nối với chân đồ dùng điện, mắc vào dây nóng dùng hiệu điện xoay chiều cực dương hiệu điện chiều - ON NO: nối với chân nóng dùng điện xoay chiều cực dương nguồn dòng chiều - OFF hoạc NC: nối với chân lạn dùng điện xoay chiều cực âm nguồn dòng chiều - Tải tối đa : AC 250V / 10A, DC 30V / 10A - Dịng kích hoạt: 5mA - Điện áp làm việc: 12V - DC +: nguồn điện dương (VCC) - DC-: tiêu cực cung cấp điện (GND) - IN: relay điều khiển mức cao thấp đầu relay Màn hình hiển thị LCD chân giao tiếp I2C (LCD16X02) - LCD 16x2 có 16 chân chân liệu (D0 - D7) chân điều khiển (RS, RW, EN) - chân lại dùng để cấp nguồn đèn cho LCD 16x2 - Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD chế độ lệnh chế độ liệu - Cấu hình chế độ đọc ghi Chân giao tiêp I2C ( PCF8574) - Điện áp hoạt động: 2.5-6V DC - Hỗ trợ hình: LCD1602,1604,2004 (driver HD44780) - Giao tiếp: I2C - Địa mặc định: 0X27 (có thể điều chỉnh ngắn mạch chân A0/A1/A2) - Tích hợp Jump chốt để cung cấp đèn cho LCD ngắt Cảm biến ánh sáng quang điện trở (LDR) - Điện áp hoạt động: 3.3 - 5V - Output: analog TTL - Ngõ analog: - 5V Cảm biến độ ẩm đất Soil Moisture Sensor - Điện áp hoạt động: 3.3~5VDC - Tín hiệu đầu ra: + Analog: theo điện áp cấp nguồn tương ứng + Digital: High Low, điều chỉnh độ ẩm mong muốn biến trở thông qua mạch so sánh LM393 tích hợp Arduino Uno Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ cấp qua cổng USB) Tần số hoạt động 16 MHZ Dòng tiêu thụ khoảng 30mA Điện áp vào khuyên dùng 7-12V DC Điện áp vào giới hạn 6-20V DC Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM) Số chân Analog (độ phân giải 10bit) Dòng tối đa chân 30 mA I/O Dòng tối đa (5V) 500 mA Dòng tối đa (3.3V) 50 mA Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bootloader SRAM KB (ATmega328) EEPROM KB (ATmega328) PHẦN 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG Sơ đồ khối Đọc giá trị cảm biến xử lý xuất hình thực cơng việc Giới thiệu chung mạch - Mạch sử dụng cảm biến DHT22 để đo nhiệt độ, độ ẩm nhà kính, , cảm biến ánh sáng LDR, cảm biến mưa, Arduino Uno - Xác định đầu vào đầu mạch: + Đầu vào: Arduino Uno, cảm biến nhiệt độ - độ ẩm, cảm biến mưa, cảm biến quang điện trở LDR, module relay + Đầu ra: LCD hiển thị, máy bơm nước v.v Chức khối - Khối nguồn: + Dùng nguồn tổ ông 12V/2A cấp cho module relay + Dùng nguồn 5V Arduino cấp cho LCD, DHT11 + Dùng nguồn Adapter USB 5V/2A cấp nguồn cho Arduino - Khối cảm biến: + Cảm biến DHT22 dùng để đo nhiệt độ, độ ẩm: chân DOUT DHT11 nối với chân D6 (GPIO12 - MISO) ESP8266, VCC - 5V (dùng điện trở 4k7Q để giảm dòng), GND - GND + Cảm biến LDR dùng để đo độ sáng - tối: chân - 5V, chân nối với điện trở 10kQ để giảm dòng - nối với chân A0 ( đầu vào Analog) - nối với GND + Cảm biến mưa: VCC - 5V, GND - GND, chân D0 cảm biến nối với chân D5 (GPIO14 - SCLK) - Khối hiển thị: + LCD: + A (+) - 5V ( dùng điện trở 220G để giảm dòng) + K (-) - GND + Nối chân D7, D6, D5, D4, E, RW, RS với chân I2C PCF8574, P7, P6, P5, P4, P2, P1, P0 + I2C (PCF8574): + Thay phải chân vi điều khiển để kết nối với LCD 16x2 (RS, EN, D7, D6, D5 D4) module IC2 cần chân SCL, SDA để kết nối với chân D1, D2 ESP8266 + A0, A1, A2 - 5V - Khối điều khiển động cơ: + Module relay nhận tín hiệu kích từ Arduino, tiếp đến đóng ngắt dịng điện có áp 12V/DC vào Input bóng đèn, máy bơm nước, phun sương Sơ đồ nguyên lý Lưu đồ thuật toán Phần code demo #include #include #include "DHT.h" #include LiquidCrystal_I2C lcd(0X27,16,2); #define DHTPIN #define DHTTYPE DHT22 DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); void setup() { lcd.init(); pinMode(6,INPUT); pinMode(4,INPUT); pinMode(5,OUTPUT); lcd.backlight(); dht.begin(); pinMode(A0,INPUT); xTaskCreate(MyTask1, "Task1", 50, NULL, 1, NULL);//Dieu khien thiet bi xTaskCreate(MyTask2, "Task2", 130, NULL, 2, NULL);//Xuat man hinh xTaskCreate(MyTask3, "Task3", 450, NULL, 3, NULL); //Doc gia tri } float h = 0; float t = 0; float q = 0; float m = 0; static void MyTask3(void* pvParameters) { while(1) { delay(2000); h = dht.readHumidity();//doc am t = dht.readTemperature();//doc nhiet if (isnan(h) || isnan(t) ) { lcd.print("LOADING "); return; } q=digitalRead(4); m=digitalRead(6); vTaskDelay(2100/portTICK_PERIOD_MS); } } static void MyTask2(void* pvParameters) { while(1) { lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("NDO:"); lcd.print(t); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("DO AM:"); lcd.print(h); if(m==0) { lcd.setCursor(12,1); lcd.print("CO M");//Co mua }else 10 { lcd.setCursor(12,1); lcd.print("K M"); //Khong Co mua } if(q==0) { lcd.setCursor(10,0); lcd.print("TROI S");//Co mua }else { lcd.setCursor(10,0); lcd.print("TROI T"); //Khong Co mua } vTaskDelay(2100/portTICK_PERIOD_MS); } } static void MyTask1(void* pvParameters) { while(1) { if(m==0) { digitalWrite(5,1); //Bat May Bom }else { digitalWrite(5,0);//Tat May Bom } vTaskDelay(2200/portTICK_PERIOD_MS); } 11 } void loop() { } 12 PHẦN 3: ĐÁNH GIÁ VÀ NHẬN XÉT HỆ THỐNG Kết luận - Hệ thống hoạt động ổn định mức 80%, đo nhiệt độ, độ ẩm nhà kính, nhận biết có mưa độ sáng nhà kính Tự động bơm nước, phun sương theo thời thời gian, liều lượng định sẵn - Sau hoàn thành đề tài tiểu luận em vận dụng được: + Cách sử dụng loại cảm biến, module + Sử dụng lập trình vi điều khiển + Biết cách vận dụng hệ thống IoTs vào đề tài + Vẽ sơ đồ nguyên lý, qua phần mềm Proteus Ưu điểm nhược điểm Ưu điểm: + Hiệu vượt trội, tăng cao giá trị suất sản phẩm + Tiết kiệm chi phí thuê người lao động + Tiết kiệm lượng giảm thiểu ô nhiễm môi trường Nhược điểm + Bắt buộc phải có nguồn điện đảm bảo PHẦN 4: TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://www.scribd com/document/385171180/AutomatedGreenhouse?fbclid=IwAR2N1K7hm0VwSExIG4_wKCouxUmKpn80zUpJ1cHvA9AGaoDTGcfyiZqI6U [2] https://www.scribd com/document/433501807/GREENHOU SEMONITORING?fbclid=IwAR04LpcyF_TjsxJOqrHy6voRsKV68RoIdTARQwJb0 VKyh9GoiQMrK8qnU3w [3] https://skhcn.quangbinh.gov.vn/3cms/upload/khcn/File/TapChiKHCN/2017/so1/ 25.pdf?fbclid=IwAR0c49oVX7-L7xIKg-lKSNBk- 5kiHxXvckJjMvxnOY aIo1FyzSJWIyGfamM [4] https://www.researchgate.net/publication/334858202 Internet-of- Things IoTBasedSmart Agriculture TowardMaking theFields Talk 13